Способ определения трещиностойкости материала

 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять трещиностойкость металлов. Цель изобретения - повышение точности путем учета пластической составляющей раскрытия трещины. По предложенному способу после образования в образце материала усталостной трещины его нагружают статически или циклически с превышением максимальными нагрузками циклов величины нагрузки, при которой позволяются пластические деформации, до разрушения, а по зависимостям нагрузки от раскрытия трещины и относительного размаха раскрытия трещины от удаления от ее вершины определяют величину раскрытия трещины в зоне ее вершины. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsvp)s G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4478863/25=28 (22) 30.08.88 (46) 30.11.90. Бюл. ¹ 44 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) В.Т.Трощенко, П.В,Ясний, В,В,Покровский и П.В.Токарев (53) 620.178,4 (088,8) (56) В.Т.Трощенко,П.В.Ясний, Методика и некоторые результаты исследования раскрытия трещины усталости. — Проблемы прочности.

1987, N10, с.8 — 13, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет определять трещиИзобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения трещиностойкости металлов.

Цель изобретения — повышение точности путем учета пластической составляющей раскрытия трещины, На фиг,1 изображена трещина в образце материала; на фиг.2 — диаграмма зависимости нагрузки Р от величины д раскрытия трещины при (а, б) циклическом и (в) статическом нагружении образца; на фиг, 3— относительная величина раскрытия трещины в зависимости от расстояния от ее вершины.

Способ осуществляют следующим образом, В образце 1 материала создают исходную усталостную трещину 2. На боковой поверхности образца 1, куда профилем выходит трещина 2,симметрично направлению ее развития с разных сторон наносят лунки 3. В лунках 3 размещают датчики (не

„„Я „„1610390 А1 ностой кость металлов, Цель изобретения— повышение точности путем учета пластической составляющей раскрытия трещины, По предложенному способу после образования в образце материала усталостной трещины его нагружают статически или циклически с превышением максимальными нагрузками циклов величины нагрузки, при которой дозволяются пластические деформации, до разрушения, а по зависимостям нагрузки от раскрытия трещины и относительного. размаха раскрытия трещины от удаления от ее вершины определяют величину раскрытия трещины в зоне ее вершины. 3 ил, 3 показаны) деформации материала образца

1. Осуществляют циклическое нагружение и измеряют величину нагрузки P и величину раскрытия д трещины по показаниям датчиков во всех лунках 3, Запись производят о при фиксированной нагрузке Р, при которой происходит излом диаграммы на фиг.2, т,е. в момент появления на диаграмме нелинейного участка.

Строят диаграмму зависимости относительного размаха ФЛ Kerf раскрытия трещины от удаления от ее вершины, где Кеггразмах коэффициента интенсивности напряжений, На фиг.3 она линейная (3) и проходит через точку M|.

После о и реде н ия излома диаграмма за-. висимости нагрузки P от раскрытия д трещины (фиг, 2) образец 1 продолжают. нагружать либо статически, либо циклически с превышением максимальными нагрузками циклов величины P нагрузки при

1610390 изломе диаграммы до его разрушения. При этом записывают раскрытие д трещины по показанию одного датчика, расположенного,например,в лунке с удалением гг от ее вершины. При статическом или динамиче- 5 ском нагружении определяют соответственно относительную величинуф Кед раскрытия тре— щины, где Keff — коэффициент интенсивности напряжений, или величину М К а относительного размаха раскрытия трещины. 10

При статическом или циклическом нагружении эти значения отмечают соответственно точками Мз и Mz (фиг.3). Затем отмечают относительную величину раскрытия трещины и, следовательно, величину раскрытия 15 трещины в зоне ее вершины в зависимости от прикладываемой нагрузки или от коэффициента интенсивностинагружения путем пересечения с осью ординат линий на фиг.3,проведенных через точки Mz и Мз паралельно линии, 20 проходящей через точку М1. Раскрытие вершины трещины определяют из выражения

Лд =Лдг — rh Ken тра, где Лдг - раз- 1 мах раскрытия или раскрытие трещины на расстоянииготеевершинысоответственнопри цикличе- 25 ском или статическом нагружении образца;

Л К,и — эффективный размах или эффективный КИН при циклическом или статическом нагружениях; а — угол наклона. исходной зависимости к оси абсцисс.

Пример, Изготовили 10 плоских образцов толщиной 12,2 мм из стали

15х2МФА и 10 компактных образцов толщиной 25 мм из стали 15х2МФАА. Подвергли их циклическому нагружению и получили в них усталостные трещины длиной 1. После этого на боковых поверхностях образцов симметрично направлению развития в них трещин выполнили конические лунки, в которые разместили датчики деформации.

Длину трещины определяли с помощью оптического микроскопа типа МБС-1 с точностью не менее 0,014 мм. При расчете коэффициента интенсивности напряжений, а также установлении расстояния r до вер- 45 шины трещины использовали среднюю длину i трещины, т,е. г= Нт, где h. — расстояние от поверхности со стороны надреза трещины до центров лунок 3, где размещены датчики. На боковых поверхностях плоских 50 образцов выполнили по четыре лунки под датчики на расстоянии 0 5 мм одна от другой по длине трещины, начиная с ее вершины, с двух сторон от направления ее развития на расстоянии 1,25 мм от него.

Подготовленные образцы поо вредно на- гружали с частотой 0,1 Гц с коэффициентом

R = 0 асимметрии цикла на машине "Гидропульс 400КН" и осуществляли запись зависимости нагрузки P от величины д раскрытия трещины. Запись производилась с установкой датчиков в каждой лунке при нагрузке, которая вызывает пластическое раскрытие трещины, сопоставимое с общим, С помощью полученных результатов построили линейную зависимость 3 (фиг.3,)

После этого образцы нагружали статически до разрушения с записью диаграммы

Р- д в точке rz, По результатам определили (фиг,3) положение точки Мз, через которую параллельно прямой 3 провели прямую

1 пересечения с осью ординат, В результате определили величину д/ К,п, по которой расчетом нашли величину раскрытия трещины в зоне ее вершины в зависимости от приложенной статической нагрузки.

На компактных образцах лунки под датчики выполнили по длине трещины на расстоянии 1 мм одна от другой. Нагружали их с частотой 0,1Гц и R-0,1. Измерение раскрытия трещины производили во всех точках

r> — г4 при фиксированной нагрузке Р*, при которой появляется излом (диаграмма на фиг.26). По результатам строили зависимость 3 (фиг.3.),После этого нагружали о браз— цы циклически при постоянной амплитудной нагрузке Р«>кс, которая больше Р* до разрушения. Запись раскрытия трещины осуществляли в точке г2. Получили ,точку М„через которую параллельно прямой 3 провели прямую 1 и определили в результате величину раскрытия трещины в зоне ее вершины в зависимости от приложенной циклической нагрузки.

Формула изобретения

Способ определения трещиностойкости материала, заключающийся в том, что s образце материала создают исходную усталостную трещину, на боковой поверхности образца симметрично направлению ее развития наносят лунки, размещают в них датчики деформации, циклически нагружают образец и по зависимости нагрузки от раскрытия трещины и зависимости о гносительного размаха раскрытия трещины от удаления от ее вершины определяют величину раскрытия вершины трещины в зависимости от прикладываемой нагрузки или от коэффициента интенсивности, напряжения., по которым судят о трещиностойкости, о тл и ч а ю шийся тем,, что, с целью. повышения точности путем учета пластической составляющей раскрытия трещины, циклическое нагружение образца осуществляют до образования излома на диаграмме зависимости нагрузки от раскрытия трещины, после этого нагружают образец до его

1610390 разрушения либо статически, либо циклически с превышением максимальными нагрузками циклов величины нагрузки при изломе диаграммы.

1610390

5 Керр, Цойев

Составитель Ю. Виноградов

Техред M.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор М.Келемеш

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

Заказ 3735 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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