Способ определения разрушающих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения разрушающих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях при известной схеме их нагружения. Цель изобретения - повышение достоверности определения разрушающих напряжений и деформаций. Из разрушенной конструкции в месте разрушения вырезают две группы образцов - основную и дополнительную. Направления вырезки образцов выбирают ортогональными. Образцы основной группы испытывают на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для деформированного анизотропного состояния материала. Образцы дополнительной группы сначала подвергают рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры и исходного анизотропного состояния. Затем образцы дополнительной группы испытывают на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для исходного анизотропного состояния, в качестве которых принимают смещение центра и радиус поверхности текучести. О величине разрушающих напряжений и деформаций судят с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов и с помощью зависимостей для материала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния, которые возможно определить, используя материал разрушенной конструкции, который подвергают гомогенизационному отжигу. 1 з.п. ф-лы.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
РЕСПИГИ ЛИК
ÄÄSUÄÄ 610369 (5g)5 С О! N 3/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Г0СУДЮСТВЕННЫй HOMHTET
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬГГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4370065/25-28 (22) 01.02.88 (46) 30.11.90. Бюл. 7 - 44 (71) Институт механики АН УССР (72) В.H.Áàñòóí и Л.И.Шкарапута (532 620.172.24 (088.8) (56) Бастун В.Н. Об определении прочности конструкций на основе учета деформ,1ционного упрочнения материала. - Проблемы прочности, 1981, Р 1, с. 35-28. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШАЮЩИХ
НАПРЯ7ЕЕНИЙ И ДЕФОРИАЦИЙ В РАЗРУШЕННЫХ ТОНКОСТЕННЫХ МЕТАЛ751ЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения разрушающих напряжений и-деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях при известной схеме их нагружения. Цель изобретения - повышение достоверности определения разрушающих напряжений и деформаций.
Из разрушенной конструкции в месте разрушения вырезают две группы образцов — основную и дополнительную. Направления вырезки образцов выбирают ортогональными. Образцы основной групИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения разрушающих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях при известной схеме их нагруженияе пы испытывают на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для деформированного анизотропного состояния материала. Образцы дополнительной группы сначала подвергают рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры и исходного анизотропного состояния. Затем образцы дополнительной группы испытывают на одноосное растяжение, определлют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для исходного анизотропного состояния, в качестве которых принимают смещение центра и радиус поверхности текучести. О величине разрушающих напряжений и деформаций судят с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов и с помощью зависимостей для материала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния, которые возможно определить, используя материал разрушенной конструкции, который подвергают гомогенизационному отжигу. 1 з.п. ф-лы.
Цель изобретения — повышение достоверности определения разрушающих напряжений и деформаций.
Способ осуществляют следующим образом.
Из разрушенной конструкции в мес. ,те разрушения вырезают две группы об
1610369 разцов — основную и дополнительную.
Направления вырезки образцов выбирают ортогональными.
Образцы основной группы испытыва-. ют на одноосное растяжение, опреде- 5 ляют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочнения для деформированного анизотропного состояния материала.
Образцы дополнительной группы сначала подвергают рекристаллиэационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры и исходного анизотропного состояния. Затем образцы до15 полнительной группы испытывают на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести и по ним устанавливают параметры упрочне-, l ния для исходного анизотропного состояния, в качестве которых принимают смещение центра и радиус поверхности текучести.
О величине разрушающих напряжений и деформаций судят с помощью зависи25 мостей для материала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния и с учетом различия параметров упрочнения для основной 30 и дополнительной групп образцов.
Для определения зависимостей параметров упрочнения материала конструкции от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния 35 используют материал разрушенной кон- струкции, который подвергают гомогениэационному отжигу..
Пример. В качестве объекта исследования берут герметичную оболоч-40 ку, представляющую собой цилиндрическую обечайку из стали 45 с днищами и являющуюся гильзой баллона с полимернь1м покрытием, предназначенного для хранения газа. Оболочка имеет 45 следующие размеры: наружный диаметр
D = 298 мм; толщина стенки h = 2 мм; длина 1 = 1035 мм. Оболочка в результате действия находящегося в ней газа нагружается внутренним давлением и разрушается при P = 9,25 МПа.
Из разрушенной оболочки вырезают, две группы образцов. Каядая группа состоит из 6 плоских образцов (три образца ориентированы в направлении продольной оси оболочки, а три — в перпендикулярном направленииу со.
t следующими размерами: ширина Ь = 5 мм, толщина 3 = 1,8 мм; длина 1 = 30 мм.
Сначала испытывают дополнительную группу образцов. Для этого ее подвергают рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры исходного анизотропного состояния, по режиму: нагрев до 600+10 С, о выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе.
По результатам испытаний образцов. дополнительной группы на одноосное растяжение определены параметры упро4-, нения, соответствующие исходному ани зотропному состоянию материала: смещение центра границы текучести )а по координатам центра а,, а ц и радиус Ru. Для этого значения пределов текучести 5 т и б (G T соответствует образцам, продольная ось которых совпадает с продольной осью оболочки, g — ортогональному направлению), которые равны:(р„. = 474 МПа; (7, = 381 MIIa, подставляют в известные расчетные соотношения и методом последовательных приближений на основании определенных заранее опытных зависимостей ()а)(Е )) и R Этим значениям соответствует величина интенсивности пластических деформаций. равная K; = 1,6 . Р Затем определяют параметры упрочнения j a (; a, а,, R<, соответствующие деформированному анизотропному состоянию материала, обусловленному деформированием как в процессе получения прокаткой полуфабриката, так и во время эксплуатации. С этой целью испытывают на одноосное растяжение образцы основной группы, на основании чего получают: б, = 255 МПа и 6 = 480 МПа. Задаются траекторией нагружения в соответствии с эксплуатационными нагрузками в виде прямой (ц= = О 5 б и .на основании грайоаналитического метода получают параметры упрочнения, которые равны: ай = 34 МПа, а = 135 ИПа, Ry = 368 МПа, а также величину полных пластических деформаций, накопленных в процессе эксплуатационного нагружения: 5 = -0,52Х -и Я = 3,023. Этим значениям соответP ствует согласно известным расчетным формулам суммарная величина интенсивности пластических деформаций E,1 = 4,1/, которую определяют суммиР рованием приращения значений интенсив ности пластических деформаций, соот1610369 6 30 ветствующих смещению центра границы текучести в процессе эксплуатационного нагружения (из положения а ч в положение а ) с величиной Г; = 1рбй. Для определения величины разру-! шающих напряжений ьт ll и ()2 HcBQJlbs T соотношения, связывающие значения а, ад и И(при известном соотношении эксплуатационных напряжений, равном Q н = Ор5 . Прогнозируемые значения разрушающих напряжений равны g<< = 357 MIa и ц = 714 MIa, им соответствуют величины упругих составляющих деформаций: (н = 0,07X и Я2 = О,ЗОЕ, а величины йолных разрушающих деформаций составляют F« = -0,45Х, Я„ = З,зги. Точные значения раэруша.ющих напряжений при указанных размерах оболочки и уровне давления в соответствии с известными фоРмУлами Равны (7« = p(D — 23) o (D -2E) — — — 334 1П1а 4о- 2 668 MIIa. Из сопоставления значений 6<< и G <, определенных по предложенному способу, с точными значениями видно, что расхождение между ними не превышает 6/. Опытные зависимости параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного ""„îñòîÿíèÿ определяются следующим образом. Из разрушенной оболочки вырезают 3 темплета шириной 62 мм и длиной 230 мм таким образом, чтобы ось темплета совпала с продольной осью оболочки, Из соседнего участка вырезают 6 образцов со следующими размерами рабочей части: ширина Ь = 5 мм, толщина () = 1,8 мм, длина 1 = 30 мм. Чтобы восстановить начальное изотропное состояние материала, образцы и темплеты подвергают гомогенизационному отжигу, заключающемуся в выдержке в карбюризаторе с чугунной стружкой при 920 С в течение 1,5 ч с последующим охлаждением. Испытывают образцы на одноосное растяжение и с пределяют диаграмму деформирования G; (E,; ) . Р Определяют вависимости()а )(С . )) и R(E ) для начального изотропного состояния. Для этого каждый темплет предварительно деформируют одноосным растяжением до одного из уровней пластической деформации = 1,5; 3; и 6,5Х. Из каждого темплета вырезают по 6 образцов, три из которых были )ориентированы в продольном направлении по отношению к направлению предварительного деформирования, остальные три— в перпендикулярном. По результатам испытаний образцов на одноосное растяжение определяют значения пределов текучести () „ и G „ (при допуске на пластическую деформацию, равном 0,2X). При этом определили величины смещения центра границы текучести 1а для трех уровней предварительной плас(тической деформации и для начального недеформированного состояния и зависимость (1а ((E ))(Па основании опытных зависимостей 1а j (E < )) и (; (- Р ) наш«и зависимость R(E ° ) ° формула изобретения 1. Способ определения разрушающих напряжений и деформаций в разрушенных тонкостенных металлических конструкциях при известной схеме их эксплуатационного нагружения, по которому из конструкции в месте разрушения выре- зают группу образцов, ориентированных в двух ортогональных направдениях, испытывают каждый образец на одноосное растяжение, определяют для них значения пределов текучести, и с помощью зависимостей дпя матерЯала той же марки параметров упрочнения от инвариантных характеристик напряженно-деформированного состояния судят о разрушающих напряжениях и деформациях в месте вырезки образцов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности определения, вырезают дополнительную 45 гРУппУ аналогичным образом ориентированных образцов, которую подвергают ) рекристаллизационному отжигу, обеспечивающему восстановление структуры исходного анизотропного состояния, определяют на этих дополнительных. образцах параметры упрочнения в исходном аниэотропном состоянии, в качестве которых принимают смещение центра и радиус поверхности теку чести, а о величине разрушающих напряжений и деформаций судят с учетом различия параметров упрочнения для основной и дополнительной групп образцов, 1610369 Составитель И.1(чзьмин Редактор М.Келемеш Техред М.Ходанич Корректор С.Иевкун Тираж 498 Заказ 3734 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 2, Cnoco6 по п.1, шийся тем, что для определения зависимостей параметров упрочнения материала конструкции от инвариантных характеристик напряженно-де@ормированного состояния используют материал разрушенной конструкции, который подвергают гомогенизационному отжигу.
