Способ испытания листовых материалов на одноосное сжатие

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении с целью повышения точности испытаний путем учета перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состояние. Образец испытуемого материала приводят в состояние закритического изгибного равновесия. К торцевым кромкам образца прикладывают сжимающее усилие в направлении, перпендикулярном образующей его цилиндрической поверхности , а предел прочности материала рассчитывают по формуле а () x(6R- V), где апредел прочности материала образца, Р - разрушающая нагрузка, R - радиус кривизны поверхности образца в момент излома, В, V - ширина и толщина образца соответственно, 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922761/28 (22) О?.02.91 (46) 23.03.93. Бюл. М 11 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) В.О.Носенко (56) Авторское свидетельство СССР

N- 714218, кл, G 01 N 3/08, 1977. (54) СПОСО6 ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВОГО

МАТЕРИАЛА НА ОДНООСНОЕ СЖАТИЕ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении с целью повышения точИзобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано в машиностроении при определении прочностных свойств стружки высокопрочных сплавов, что важно для расчета условий перехода компонентов стружковой шихты в пластическое состояние и определения оптимальных интервалов давлений прессования при брикетировании стружки, Целью изобретейия является повышение точности и информативности испытаний при определении прочностных свойств материала гибких охрупченных пластин, конкретно — стружки высокопрочных сплавов.

На фиг,1 изображена схема нагружения образца и расчета предела прочности материала стружки, где а — схема установки и нагружения образца, б — конфигурация торцового сечения стружки перед изломом, распределение нормальных (М), перерезывающих сил (О) и изгибающих моментов (М) в рабочей части образца перед изломом: на

5U l 803779 А1 ности испытаний путем учета перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состояние. Образец испытуемого материала приводят в состояние закритического изгибного равновесия, К торцевым кромкам образца прикладывают сжимающее усилие в направлении, перпендикулярном образующей его цилиндрической поверхности„а предел прочности матерИала рассчитывают по формуле п=(Р/BV )»

«(бй- Ч), где о- предел прочности материала образца, P — разрушающая нагрузка, R— радиус кривизны поверхности образца в момент излома, В, — ширина и толщина образца соответственно, 2 ил., 1 табл, фиг.2 — схема вырезки образцов из стружки для механических испытаний.. (Нажимные плиты 1 испытательной ма-., шины сводят на расстояние Н, меньше длины испытуемой пластины 2, которая при установке в машину получает начальный из- д гиб и приводится таким образом в состоя- 0р ние закритического изгибного равновесия и боковая поверхность пластины приобретает форму цилиндрической панели с образую,щей, перпендикулярной усилию сжатия Р: .При нагружении гибкая пластина упруго де- 4 формируется и ее ось в момент, предшест- Q вующий разрушению, изгибается в полуокружность с диаметром, равным расстоянию между нажимными плитами за вычетом толщины пластины. При таком способе нагружения результаты испытания не зависят от условий взаимодействия образца с опорами и от геометрии нагружаемых кромок, так как в результате больших изгибных деформаций нагрузка плавно перераспределяется на площадки, параллель1803779 ные малым торцам пластины. После исчерпания ресурса гибкости образец оказывает сопротивление действию нагрузки как сжатый стержень с криволинейной осью известной геометрической формы, распределение внутренних силовых факторов на которой приведено на чертеже. Достижение нормальными силами и изгибающими моментами максимума в сечении, равноудаленном от .нагружаемых кромок, существенно снижает площадь рабочего сечения пластины, что позволяет практически исключить влияние технологических концентраторов напряжений на результаты испытания и тем самым повысить их точность.

Поскольку: охрупченный материал не может получать остаточных деформаций, касательные напряжения в рабочем сечении образца отсутствуют, а величина эксцентриситета нейтральной оси сечения мала (е = 2 10 м), величину нормального растягивающего напряжения, действующего в момент излома образца в сечении, равноудаленном от его нагружаемых кромок, можно рассчитать с учетом известных соотношений прикладной механики.деформируемых тел. В силу способа определения, величину оможно интерпретйровать как предел прочности материала испытуемого образца, что расширяет информативность заявляемого способа по сравнению с прототипом.

Пример. Заявляемый способ реализован при определении предела прочности

TMTBHoBего сплава ВТ3-1 в стружке с цель1о последующего расчета условий перехода стружки в пластическое состояние, Материал для испытаний — элементная стружка в виде вьюнообраэной ленты (длина L 990 мм, ширина В 30 мм, толщина90,4 мм) и раздробленных пластинчатых фрагментов произвольной формы (характерный размер, А 30 мм, толщина 0,4 мм) с регулярными поверхностными концентраторами напряжений в виде устьев плоскостей скола, перпендикулярных направлению снятия стружки. Схема вырезки образцов для испытаний по базовому способу l (îäíîîñíîå растяжение, ГОСТ 11701-80) и заявляемому il приведена на фиг.2. Испытания по способу проводят только для вьюнообрэзной стружки, поскольку изготовить образцы с размерами, требуемыми ГОСТ 7564-80, из раздробленных фрагментов невозможно.

Испытание по способу II проводят на разрывной машине типа FPZ в диапазоне нагрузок 0.„300 Н. (При использовании машин с меньшей чувствительностью при регистрации нагрузки одновременно испытывают несколько эквиразмерных пластин, а разрушающую нагрузку относят к суммарной площади рабочих сечений пластин). Иэ исходного материала вырезают прямоугольные пластины с соотношением сторон

l: В 5 в направлении, перпендикулярном направлению снятия стружки, что позволяет корректно применить стержневую расчетную схему и существенно ограничить влияние концентраторов напряжений на ре"0 зультаты испытаний, Нажимные плиты машины в исходном положении устанавливают с зазором 20 мм и размещают между ними образец с малым начальным изгибом. Силовые и деформа"5 тивные характеристики испытаний регистрируют по соответствующим датчикам машины (диаметр), удвоенный радиус кривизны боковой поверхности образца рассчитывают как расстояние между

20 нажимными плитами в момент излома пластины за вычетом ее толщины. С использованием полученных значений Р* и Я рассчитывают предел прочности материала, причем во внимание принимают результат

25 испытаний образцов, линия излома которых равноудалена от нагруженных кромок, Ре-. зультаты испытаний (средние и коэффициенты вариации в серии из 11 образцов) приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что по сравнению с базовым заявляемый способ испытаний характеризуется следующими преимуществами: — более высокими информативностью и

35 точностью при определении прочностных свойств стружки высокопрочных сплавов; — возможностью испытаний тонколистовых раздробленных материалов произвольной формы;

40 — нечувствительностью результатов ис.пытаний к поверхностным дефектам и неровностям нагружаемых кромок образца; — методической простотой и меньшей трудоемкостью при изготовлении образцов.

Технико-экономическая эффективность от использования заявляемого способы испытаний тонколистовых материалов состоит в повышении качества стружковых

50 брикетов и эффективности процессов переработки цейных машиностроительных отходов (стружка высокопрочных сложнолегированных сплавов, содержащих такие элементы-упрочнители, как Ti, Nb, V, Zr, Мо, 55 Nl, Cr, и др.) эа счет точного расчета условий перехода компонентов стружковой шихты в пластическое состояние (например, с использованием решения Прандтля задачи о течении тонкого слоя между шероховатыми плитами) и определения оптимальных ин1808779

Разрушающая нагрузка, Р ", кц

Тип и величина деФормативной характеристики

Размер рабочей части образца

1,В,ИИ

Результаты испытаний, 6,ИПа, Va,Z

Площадь рабочего сечение, S, ммз

Способ

Тип и размеры стружки

Ь В е ИИ

Относительное

1,18 удлинение 298 5,7

- ОФ

Лента

150: 30; 0,4

50; 10

30; 6

Фрагмент

40; 30; 0,4

Размер образца не удовлетворпет ГОСТ 7564-8

Радиус кривизны пластины, мм

В -3,1

II е

Лента

150; 30; 0,4

1520; 6,4

0,41

2,4

Радиус кривизны пластины, мм

3,5

II Фрагмент

40; 30; О 4 25; 5

1670; 9,7

0,33

2,0

II Фрагмент с трещиной на кромке

40; 30; 0,4 30; 6

Радиус кривизны пластины, мм

11 =3,2 1675;

0,42

2,4 а

Разрушение вне рабочей асти образца; леле

Использовань: данные 9-ти измерений длл образцов с линией излома, равноудаленной от кромок тервалов давлений прессования при брикетировании стружки.

Формула изобретения

Способ испытания листовых материалов на одноосное сжатие, по которому из тонколистового материала выреза1от испытуемый образец шириной Ь и толщиной 7, придают ему цилиндрическую форму, прикладывают к нему радиальное сжимающее усилие и по величине деформации судят о прочностных свойствах материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем учета условий перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состояние, образец сжимают в направлении, перпендикулярном. образу5 ющей его цилиндрической поверхности, фиксиру1от радиус кривизны поверхности образца в момент излома R и разрушающую нагрузку P., а о прочностных свойствах материала судят по пределу прочности о при од10 ноосном нагружении, определяемому по формуле a= — (6R -лу), Р

Qg 2

1803779

Составитель В.Носенко

Техред М.Моргентал Корректор П. Гереши

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 1050 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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