Способ определения пластической деформации образца материала

 

Изобретение относится к способам определения пластической деформации материалов и позволяет повысить точность за счет устранения погрешностей, связанных с неоднородностью характера разрушения по длине трещины. Циклически нагружают образец осевой нагрузкой до разрушения так, чтобы вектор нагрузки совпадал с вертикалью по профилограмме. Определяют среднее значение высоты профиля участка излома, соответствующего начальному развитию трещины, и высоты профиля поверхности излома по длине трещины. По отклонениям этих высот от указанного среднего значения определяют удлинение образца, по которому судят о пластической деформации. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4442784/28 (22) 20.06.88 (46) 15.07.91. Бюл. М 26

„(71) Новосибирский электротехнический институт (72) Н.А. Логинова (53) 620.178(088.8) (56) Фридман Я.Б. и Зайцева А.M. Строение и анализ изломов металлов. M.: Машгиз, 1960, с. 33-37. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ОБРАЗЦА МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к способам определения пластической деформации матеИзобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам оценки способности материалов к.пластическому деформированию при усталостном*разрушении.

Цель изобретения — повышение точности путем устранения погрешностей, связанных с неоднородностью характера разрушения по длине трещины.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ определения пластической деформации; на фиг. 2— схематическое изображение профильного сечения разрушенного образца для случая абсолютно хрупкого разрушения в двух позициях, соответствующих положению образца при поочередном профилометрировании его частей (штриховкой показана профилометрирувмая часть); на фиг, 3 — график зависимости удлинения образца от длины усталостной трещины для подтверждения работоспособности способа.,5U, 1663493 А1 риалов и позволяет повысить точность эа счет устранения погрешностей, связанных с неоднородностью характера разрушения по длине трещины. Циклически нагружают образец осевой нагрузкой до разрушения так, чтобы вектор нагрузки совпадал с вертикалью по профилограмме, Определяют среднее значение высоты профиля участка излома, соответствующего начальному развитию трещины, и высоты профиля поверхности излома по длине трещины. По отклонениям этих высот от указанного среднего значения определяют удлинение образца, по которому судят о пластической деформации. 3 ил.

Устройство содержит приспособление 1 для усталостных испытаний образцов, авто-: Я матизированную установку 2 для измерения шероховатости поверхности и вычислительный комплекс 3 для обработки результатов измерений и выполнения расчетов.. О, Приспособление 1 для усталостных ис- О пытаний — серийно выпускаемая установка для проведения стандартных испытаний образцов на циклическое растяжение, например усталостная резонансная машина

УРМ-2000.

Автоматизированная установка 2 включает последовательно соединенные электромеханический профилограф 4, цифровой вольтметр 5, блок 6 управления и перфоратор 7, Способ осуществляют следующим образом.

Для определения пластической деформации исследуемый образец испытывается на усталостную долговечность с помощью приспособления 1, а затем на автоматизи1663493

15

55 рованной установке 2 поочередно обследуют поверхности излома каждой из частей разрушившегося образца. Для этого устанавливают ее на столике профилогрэфа так, чтобы направление осевой нагрузки совпадало с вертикалью, и осуществляют профилометрирование поверхности излома вдоль направления роста трещины от очага разрушения до зоны долома. При этом трассу для профилометрирования выбирают таким образом, чтобы получить профиль излома в одном и том же сечении образца для обеих его частей, например отступая на одинаковое расстояние от края образца.

Каждая профилограмма, таким образом, описывает отклонение высоты рельефа излома от некоторой горизонтальной прямой в выбранном профильном сечении образца.

Результаты профилометрировэиия йредставляются в виде числового дискретного ряда посредством цифрового вольтметра 5 и выводятся на перфоленту перфоратором

7, управляемым блоком 6, который преобразует параллельный код вольтметра 6 в последовательный код перфоратора 7, Далее осуществляется обработка результатов профилометрировэния и выполнение расчетов на вычислительном комплексе 3 по следующему алгоритму, На каждой профилограмме выделяют участок квазихрупкого разрушения, соответствующий начальному развитию трещины, который характеризуется малой шероховатостью и ориентирован перпендикулярно направлению растяжения при испытаниях на ,усталость. Этот участок соответствует начальной стадии стабильного роста усталостной трещины. Для начальных участков профилограмм определяют средние значения профиля m> и mz соответственно, а затем рассчитывают отклонения Ь (1) и Ь2(1) высоты рельефа поверхности изломов от средних значений профиля по формулам; п1(1) у1(1) — m1 1 2(1) = у2(1) m2 где у1(1) и у2(1) — измеренные значения высоты рельефа излома для первой и второй профилограмм соответственно;

m1 и вг — средние значения профиля, определенные для начальных участков профилограмм, I — длина усталостной трещины.

Удлинение образца б(1) в зависимости отдлины усталостной трещины определяют далее по формуле

d(l) - Ь(1)+ hz(l), В случае полного отсутствия пластической деформации (абсол ютно х ру и кое разрушение отрывом) нет взаимных смещений точек образца, поэтому для фиксированного значения длины трещины I отклонения вы- соты рельефа излома h1(l) и hz(l), отсчитываемые от одной и той же базовой линии для обеих частей разрушившегося образца, например, средней линии профиля при их поочередном профилометрировании равны по абсолютной величине и противоположны по знаку, так что их сумма равна нулю.

Пример . Проверка способа была осуществлена на плоских образцах с боковыми надрезами из титанового сплава

ОТ4, испытанных на повторное растяжение с частотой 2400 цикл/мин на усталостной резонансной машине УРМ-2000 до разрушения, Профилограммы 30/8 и 30/15 (приложение) были сняты с изломов обеих частей образца N. 60, испытанного при максимальном напряжении цикла дмакс=

=254, 9 МПА, д « = 19,6 МПа. Результаты профилометрирования в виде числового дискретного ряда с шагом дискретизации, равным 10 мкм, выводили на. перфоленту.

Затем осуществляли ввод числовых данных в ЭВМ СМ-4 по стандартной подпрограмме и обработку результатов по описанному алгоритму. В качестве начальных участков использовали отрезки профилогрэмм, соответствующие длине усталостной трещины

1 — 5 мм (база усреднения — 400 точек) малый участок длиной 1 мм (порядка диаметра надреза и примыкающий к нему) из рассмотрения исключали.

Результаты расчетов удлинения образца эа счет пластической деформации представляли в виде графика (фиг, 3). Для получения более плавной кривой было выполнено усреднение результатов по интервалам 1 мм (база усреднения — 100 точек).

Абсолютное удлинение образца на начальном участке усталостного разрушения практически равно нулю, однако далее по мере роста усталостной трещины имеет место быстрое возрастание удлинения вплоть.до зоны долома.

Полученные результаты дают наглядное качественное и количественное представление о пластической деформации образца в зависимости от длины усталостной трещины и подтверждают работоспособность способа.

Формула изобретения

Способ определения пластической деформации образца материала, заключающийся в том, что нагружают до разрушения образец циклической осевой нагрузкой так, чтобы вектор нагрузки совпадал с верти1663493

VHV калью, и снимают профилограмму поверхно-: сти излома разрушенного образца, по которой определяют характеристику геометрии атой поверхности, с учетом которой судят о пластической деформации, о т л и ч а ю - 5 шийся тем, что, с целью повышения точности путем устранения погрешностей, связанных с неоднородностью характера разрушения по длине трещины, в качестве

Ъ характеристики геометрии поверхности излома определяют отклонение высоты профиля поверхности излома по длине трещины от среднего значения высоты профиля поверхности участка излома, соответствующего начальному развитию трещины, для обеих частей разрушенного образца и удлинение образца. по которому судят о пластической деформации.

1663493

1Г лм

Составитель А. Грунина

Тех ред М. Морге нтал Корректор О. Кравцова

Редактор Н. Горват

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

Заказ 2261 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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