Способ испытания материала на трещиностойкость

 

Изобретение относится к испытаниям материалов на трещиностойкость. Целью изобретения является повышение достоверности путем обеспечения определения как характеристик трещиностойкости, так и влияния на характеристики изменения свойств материала в зоне концентрации напряжений. Два одинаковой формы образца испытывают на трещиностойкость. В одном образце первоначально наводят усталостную трещину из концентратора, после чего удаляют материал вокруг концентратора, поглотив зону повреждения материала. В другом образце усталостную трещину предварительно наводят непосредственно из надреза. По отношению соответствующих характеристик трещиностойкости образцов судят о влиянии повреждения материала на характеристики трещиностойкости. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) SU(III (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 441 1 1 41 /25-28 (22) 14.03.88 (46) 07.05.90. Бюл. Ф 17 (71) Институт проблем прочности

АН УССР (72) В.Т.Трощенко, П.В.Ясний, В.В.Покровский и П,В,Токарев (53) 620.178 (088,8) (56) Испытание материалов; Справочник./Под ред, Х. Блюменауэра.

Металлургия, 1979, с. 92-100. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛА HA

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЪ (57) Изобретенйе относится к испытаниям материалов на трещиностойкость, Целью изобретения является повышение

Изобретение относится к способам испытаний материалов на трещиностойкость, Цель изобретения — повышение достоверности путем обеспечения определения как характеристик трещиностойкости, так и влияния на характеристики изменения свойств материала в зоне концентрации напряжений.

На фиг.1 показан образец для реализации предлагаемого способа; на фиг,2 — плоский образец с зоной, предназначенной для. удаления части материала (дополнительный образец); на фиг.3 — зависимость нагрузки. P от перемещения берегов надреза 3 ; на фиг.4 — схема изменения нагрузки Р от времени t при ударном нагружении при определении динамической вязкости .

2 достоверности путем обеспечения определения как характеристик трещиностойкости, так и влияния на характеристики изменения свойств материала в зоне концентрации напряжений. Два одинаковой формы образца испытывают на трешиностойкость. В одном образце первоначально наводят усталостную трещину из концентратора, после чего удаляют материал вокруг концентратора, поглотив зону повреждения материала. В другом образце усталостную трещину предварительно наводят непосредственно из надреза. По отношению соответствующих характеристик трещиностойкости образцов судят о влиянии повреждения материала на характеристики трещиностойкости. 5 ил. разрушения; на фиг.5 - схема изменения нагрузки P при определении ско- Ф рости роста усталостных трещин от времени с.

Установкой для реализации способа служит испытательная установка для нагружения образцов нагрузкой, соответствующей определяемой характерис.тике трещиностойкости: ударной, циклической или статической вязкости разрушения. Установка снабжена средствами измерения и регистрации параметров нагружения и развития трещин,—

Способ реализуют следующим образом.

Испытанию на соответствующую трещиностойкость подвергают два внешне одинаковых образца: образец 1 с надрезом 2 радиуса Р на боковой поверх1562749 ности и образец 3, однако подготовлены к испытанию образцы по-разному.

Образец 1 имеет изначально концентратор в виде надреза 2 с помощью котоУ

5 рого наведена усталостная трещина,, образец 3 имеет первоначально надрезконцентратор 4, с помощью которого наведена усталостная трещина, после чего вокруг концентратора удален материал до образования выреза 5, поглощающего зону повреждения материала. При этом h — толщину удаляемой части материала в направлении развития трещины выбирают из соотношений

h) R

h(1 — 1„, где R и — размер зоны повреждения материала, определяемый из формулы 20

Ц (лц

Kz (1 +. где К,К Г вЂ” статическая вязкость и

Гс разрушения поврежденного и неповрежденного материала; 5Q динамическая вязкость разрушения поврежденно— го и неповрежденного материала; скорость роста усталост-55 ной трещины соответственно поврежденного и неповрежденного матеfl в Рс ил, v риала.

Г

+ — — — — — -)

2R 3, 25 где 1 н — глубина надреза;

1 — длина трещины;

Р— радиус первоначального концентратора;

p< — радиус выреза после удаления 30 части материала, 6 — циклический предел пропор»»U циональности;

К вЂ” коэффициент интенсивности напряжений, 35 после чего образцы нагружают до разрушения, а по отношению характеристик трещиностойкости судят о степени изменения свойств материала в зоне концентрации напряжений: 40 и

К ктс Кхе КГр л

К вс зс zc

К „= v "/v

Пример 1. Предварительно из— готавливают две серии образцов с односторонними надрезами из стали

15Х21"»ФА (Бр = 584 »Па, G =700 !"»п.а), по 10 шт: серия плоских образцов 1 (фиг.1) с круговым надрезом 2 радиуса ), и серия плоских образцов 3 (фиг.2) с надрезом 4 шириной К с углом у основания р и радиусом закругления p . Размеры образцов: L =350 мм, Ь = 45 мм, = 25 MM, P = 0,! ì»»; Ê=

3 мм, 11, = 8 мм, t = 12,5 мм, о =

Обе серии образцов последовательно устанавливают в захваты испытательной машины и подвергают циклическому .нагружению с целью инициирования уста— лостной трещины длиной 1 > P (1

28 мм). После этого в с рии образцов 3 механическим путем на электроэрозионном копировально-полировальном станке модели 157 удаляют часть металла в окрестности кониентратора 4, вследствие чего получают образец с боковым концентратором радиусом р» устье которого заканчивается трещиной. Ширина удаляемой части металла в направлении развития трещинь. h =

2 мм.

Таким образом, получают серию образцов с. трещиной, выходящей из концентратора, в которых практически нет ощутимого изменения свойств в зоне концентрации напряжений.

П р.и м е р 2. Образцы (фиг.1 и

2) поочередно устанавливают в захваты испытательной машины "Гидропульс 400

КН и статически нагружают растяжением до полного разрушения. При этом на двухкоординатном самописце типа

7004 (фирмы "Hewlet Pakkard") записывают диаграмму нагрузки P — перемещение берегов надреза f (фиг.3), по которой определяют критическую Рс, соответствующую нестабильному разрушению, и подсчитывают вязкость разрушеп ния. По отношению вязкости У„„, определяемой на образце 1, к вязкости разрушения К, определяемой на образце 3, судят с степени изменения свойств материала в зоне концентрации.

Пример 3. Образцы (фиг,l и

2) поочередно устанавливают на опоры маятникового копра и проводят испытания (по схеме трехточечного изгиба) на динамическую вязкость разрушения.

При этом на осциллографе фиксируют диаграмму нагрузки P и времени

5 15627 (фиг.4), по которой определяют максимальную нагрузку Р, соответствующую страгиванию трешины.По нагрузке Р и длине 1 трещины подсчитывают динамии 5 ческую вязкость разрушения К для образцов 1 и К для образцов 3, по отношению которых судят об изменении свойств материала в зоне концентрации напряжений. 10

Пример 4. Образцы (фиг, 1 и 2) поочередно устаннвливают в захваты испытательной машины пГидропульс

400 КН" и циклически нагружают растяжением (фиг.5) при фиксированном коэффициенте асимметрии цикла нагрузки

® = Рмин Рмакс = 0,1) и частоте нагружения 25 Гц. Величину размаха нагрузки (hP Рмакс Рмин ) abi6HPaeT 20 так, чтобы начальная скорость роста усталостной трещины была не больше

5 ° 10 мм/цикл. Размах нагрузки конт— 5 ролируют по цифровому вольметру типа

УА313. Длину трещины измеряют на по- 25 лированной поверхности образца с помощью микроскопа типа 1 РБС-I с точностью не ниже 0,014 мм. Для получения кинетической диаграммы усталостного разрушения размах нагрузки ступенчато изменяют, По отношению скорости роста усталостной трещины на образцах

1 и 3 при одинаковых значениях размаха коэффициента интенсивности напряжений судят о степени изменения

49 свойств материала в зоне концентрации напряжений.

Формула изобретения

Способ испытания материала на трещиностойкость, заключающийся в том, что на боковой поверхности образца материала с концентратором в виде надреза наводят усталостную трещину, после чего образец нагружают до разрушения и определяют характеристики трещиностойкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности путем обеспечения определения влияния на характеристики изменения свойств материала s зоне концентрации напряжений, определяют характеристики трещиностойкости дополнительного образца с концентратором в виде надреза на боковой поверхности, в котором предварительно наводят усталостную трещину, длина которой равна длине наведенной трещины основного образца, и удаляют поврежденный материал в зоне концентратора дополнительного образца до образования на его боковой поверхности выреза, радиус которого меньше длины трещины, надрез на поверхности основного образца выполняют с радиусом, равным радиусу выреза, а о влиянии изменения свойств материала в зоне концентратора судят по отношению соответствующих

".арактеристик трещиностойкости основного и дополнительного образцов, 1562749

Составитель Д,Поспелов

Редактор И.Горная Техред Л.Олийньпс

Корректор Т.Палий

Заказ 1 057 Тираж 499 Подписное

ВНЦИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101