Способ оценки усталостной поврежденности материала
Изобретение касается механических испытаний . Цель изобретения - повышение достоверности путем определения момента перехода материала из состояния зарождения в состояние развития трещины и момента начала неустойчивого роста трещины. Статически нагружают образец материала с постоянной скоростью деформирования и определяют время исчерпания упругой и пластической деформации, а также общее время до разрушения, Долговечность до зарождения трещичы и остаточную живучесть до начала неустойчивого роста трещины, отнесенные к полной долговечности при циклическом нагружен и, определяют по отношению соответственно времени исчерпания упругои и пластической деформации к времени до р&зрушзния при статическом Погружении.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s}.}s 6 01 М 3/32
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (3) (21) 4733019/28 (22) 24.08.89 (46) 07.12.91. Бюл. ¹ 45 (72) П.Ф.Тюгашов, В.А,Белокопытов и
А.E.Êîëòóíîâ (53) 620.178 (088.8) (56) Романов А.Н, Разрушение при малоцикловом нагружении. M.: Наука, 1988, с, 6-29. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТАЛОСТНОЙ ПОВ РЕЖДЕ Н Н ОСТИ МАТЕ РИАЛА (57) Изобретение касается механических испытаний. Цель изобретения - повышение достоверности путем определения момента перехода материала из состояния засождеИзобретение относится к области механических испытаний, к способам оценки усталостной поврежденности материала.
Цель изобретения — повышение достоверности путем определения момента перехода материала из состояния зарождения в состояние развития трещины и момента начала неустоЙчивого роста трещины.
Устройство для реализации предлагаемого способа представляет собой испытательную машину для циклического нагружения и статического нагружения с посточнной скоростью деформирования, снабженную средствами регистрации кривой нагрузки.
Способ осуществляется следующим образом.
Из исследуемой усталостно разрушенной детали вырезаются участки материала, из которых. изготавливают образцы стандартной формы и размеров для испытания на кратковременный разрыв. Вырезка про,".;, 5U,,; 1696956 А1 ния в состояние развития трещины и моменTB начала неустойчивого роста трещины.
Статически нагружают образец материала с постоянной скоростью деформирования и определяют время исчерпания упругой и пластической деформации, а также общее время до разрушения, Долговечность до:-арождения трещины и остаточную живучесть до начала неустойчивого роста трещины, отнесенные к полной долговечност.1 при циклическом нагружении, определягот по отношению соответственно времени исчерпания упругой и пластической деформации
;; гремени до разрушения при,татическом н а г руже н и и. изводится таким образом, чтобы продольна» ось образцов была перпендикулярна поверхности разрушения детали, Изготовленные образцы испытывают на кратковременный разрыв с постоянной скоростью деформирования. В процессе нагружения вплоть до окончательного разрушения образцов регистрируют изменение величины нагрузки о!времени нагружения в виде диаграммы в координатах нагрузка-время, Измеряют длительность упругой (1,,р), пластической (t}!}}) и неустойчивой (тнеуст) деформаций, а также общее время до разрушения образцов (тра3t:), Длительность зарождения, развит; я сталостной трещины и окончательного разрушения рассчитывают по формулам т и
Из, - — у- -, (1) трав-р 4разв= г, (2)
Тразр н }с ор=
Тразр
; i г
Где N — полная дол!.Овечнссть при цикличес(<ом нагружении;
N3ap долгове!Носп (дс заро)кдения
ТР8ЩИНЫ;
Nps=s длительность :(эвипгия тр8щ(1нь! 5 (ОСтаТОЧная ЖИВУЧ8СТЬ Д(2 !1а -3()лс) Н8УСТОЙ"-IИвага процесса);
П(рр ДЛИТ8ЛЬНОСТЬ <".<ОН ВТЕГ(ЬКО 0 Р(313 руш ения — неустойчиво го раста т p8!a(ин ы.
Долговечность К ог!редвля(03 1)ри цик- ".(3 лическОм наГружении де ал!) или 0(эраз! (а.
fl p и м 8 р. В прОцессе зксплу(Р")ции
ОДНОГО MS TNllOB СаМОЛЕТОВ Г(ОСЛ8 19;) (соя<3 тОв произошло усталосткое 1)аэ12 -, (()ен(16 г(;3нели крыла, изготоале!л-Гол лэ. "Ii0!i((»(LIев<. -0 1 -5 спг(ава 8-95. Очагами зарождения -. рощин послужили эаклепочнbII отверстия. p8сположенные в поперечном -.арравлз!(ии., т,е, разрушающее нап ряженко-дефсрмирова!1Ное СОСТОЯНИ8 Мс(Т8!)ИБЛа „!8(iáf!È Kpbf.,а 2<3 фОрмировалось прОдсльн1:;ми ус и "IMями, Поэтому механические своРства магериага нижней панели крыла определягллсь путем испытаниЯ на крат<ОВр6мекный разрыв образцов, вырезанных иэ панели я Г(1)сдо -.,— 25 ном кап равлеиии, I!;.!л л 3М с <2 -(ВГОк!
ЗаРОЖДения И РЗЭВ(ЛТИ!а T()8!lliiIÍ(il, В процессе Meri ITBния о эрг(зцов стояннОЙ скоростью (агрух<Яки;:! I(змер((лось изменение величинь: к;..грузки ((О 3l1 времени и фиксировалась дли ге-(ь(-:0<ггь у:(РУ(-ОЙ, ПЛаотM<;6CKOM Mi 1(6У< -! Сй.((;, В,й f(PôC!0
Мс(ЦИИ С ПОМОЩЬЮ ДИВ Гp8M>""!, За Г И с Ь! В аеМ =i,< в координатах нагрузка-вг-:.".я, В рвзуг ЬтаТ8 ИСПЫТс.Hi "й !" :1эа1<3(ЭЕ((ИЙ ус;ановлено, ч.го исследуе)1ыi. i<(3-;c!0(!8fi разрушеннсй панели(ал <1I1Mkifå8 iiй =плэв -.—
95) ИМЕЕТ; ПрЕдЕЛ ИрОЧН(ЭСТИ (з,-- б<. :
1— - — "==О 39; — — " — -==-О., 8; -- - - =-"- ==0,(:3, <разр Тразр <разр
Исходя из тОГ0, "i10 ((с "61эг(((кие ссп! U тивляемости материала панели упругим, п)(астическим M 1(еуст (иilMpым Дгвформа()иям произошло в течение 1027 !(Олетсв, .с.-.е- "-2О дует, что зарождение усталосткой тре(д llibl П произошло через эзар -= — - — 1М = 751 Г;01:разр лету, В течение последующи)< 1: 0 палс) ов ! "с устало! тная трещина развивалась в материал8 панели эа сче исчерп=",Hия "QIIpOTè(3(I8ния пластическим деформа(.: иям; (У(аза= — - - - — N --- 111(< полетам.P. встав "1 "<=раза=в
Тра< ся 58 полетов происходило ускоренное распространение трещины (долом);)а счот исчерпания сопротивления неустсй-ивой деформации, Г!(эиведшее к OKoi!чательк л)у (.,3ЕУ: разрушени!О панели крыла, й;,р= - -"-- — — и = разр
=58 полетам.
При ис<;ледовании 8ыггол(!Ялась оценка г)(i)Z 62(Ь ., PM 38Р0 3 Л„лк (,+ („ЭаЗВИ (,. УС а лостной Гр(-.В<инь! ь rial!ели к!эыла сг(особом, «< I0i<8HHЫ-,.;, .(а ф<Э -".T 2,.- 08:(Э(ачЕСКС(,1;.;НВЛИэе изл<2(1а.
Пс)(1 ана):иэе в Растзовом злектР()НHOI, !
4MKPOcK<)ll(: былО /c I 8HO!3 Вно, что i"TPOение
ФРаKTOI Рс((ФМ «ИГ!ИЧНО Д;!Я КЕСТЯ ЦИОНВРНОЙ цикличег.кой нагруженнссти — наблюдаются чеседуюшиеся зоны е бсроэдчатым микрорельефом и зоны статичес(<сго г(рорыва трещины. Полоски < бороздчатым строекисм, "
Г(азееле(! к ы(3 30Рями вь(тяж.,и, им8!! и в шиpMHу В 1 б MKM Icp8(j(ILIrl р88 IBp I if! K H), В пределах KOæäñé усталсс-нол Г(ог эсы имелисs бо„-(оздки шириной ..4- ь(,5 MKli (I участок): О, )-Г),7 мкм t II и III участ(<и); 1,0 — 1,5
)1! lI pM переходе 0T I ":ГЛИ и< .ХОДИТЬ ИЭ Предr!Of!0)!<88Mß ЧТО ка)кдая jc алсстl".Вя,:;слоса с осроздчатым сгсчэекием и а .ри,"лыка ощей к нел зоной вытяжКИ ССО, Ь<)т<; ПГУЕТ СДНОIЛ,l ПОЛВ У, 0 ЧИСло i!лет0(- I, !(,3 пГ!с I;.,:кеьи r K< ТООых P i 3 ÂÈ ÁàË 3! Ь K(Ý)КДая М!3 К 00С <(2 П ИЧЕСКс) Я Зо На > стз I", сст(/, (0)кr(<2 Г :о((vч (ть, p8здел ив ши ри ну: той зон=: H".-...). Сед:K)!0 ()!)ирину усталостнь!х блскоь. В реэульта i 8 M8!«epe ;,ий л рас-!6ТО!; пс данному способу устансвлеко, -по трешинг уста IOc и развивалась на проТЯ>кекf L t 1 I 1 ГOJIP) i0b. Длительность эарожд6HM I трещины опреpелялась как (эазнОсть длит(ел ьнОсти развит"ля т1 8 JJMHb! L1э общей наработки са!"(олета — <217 Г(олетов. Пол (чекные результать! кедостаточко достоверны. Пос(<ольку В отдельных полетах могли встретиться кагрузки, соизмеримые с на. рузко!л взлеткого режима. Анализ приведенных данных свидетельствует 0 том, по резульгаты, получекчые пс предлагаемому способу, согласуются с резул ьтатами фрактогргфического исследования, ко. <арактеризуют я оольшей точностью. (аким образом, исп:. Льзование г:редлааемого cr:OcOI" à оценки д л итель ностей заОсждзкия и распрОстр(3некия устал(с(ст!(ых Г< эщ(лн в деталях машин упрощае-, тсхксло1696956 Составитель Д.Поспелов Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска Редактор Л.Гратилло Заказ 4300 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 гический процесс и повышает точность результатов. Формула изобретения Способ оценки усталостной поврежденности материала, заключающийся в том. что определяют долговечность материэлз при циклическом нагружении и предельные характеристики материала при статиче"„ком нагружении, по которым оценивают усталостную поврежденность материала при ци <лическом нагружении, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности путем определения момента перехода материала из состояния зарождения в состояние развития трешины и момента начала неустойчивого роста трещины, в качестве предельных характеристик материала при статическом нагружении определяют отношение к времени до разрушения при постоянной скорости деформирования времен исчерпания упругой деформации и исчерпания пластической деформации до начала неустойчивого деформирования, определяют долговечность до зарождения трещины и определяют остаточную живучесть до начала неустойчивого роста трещины иэ следующих соотношений 5 . (барр asap= pRsp пл N pass= tpasp де N — полная долговечность при циклическом нагружении; Nsap — долговечность до зарождения трещины; разв — остаточная живучесть до начала неустойчивого роста; 1упруpasa — время исчерпания упругой деформации, отнесенное к времени до разрушения при постоянной скорости деформирования; с луpasp — время исчерпания пластической деформации до начала неустойчивого деформирования материала, отнесенное к времени до разрушения, с учетом которых судят об усталостной поврежденности.
