Способ испытания материалов на усталостьпри поперечном изгибе

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистичесниа

Республик

< >847154 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.07.79 (21) 2795107/25-28 с присоединением, заявки М— (23) П риорнтет—

Опубликовано 15.07.81. Бюллетень М 26 (Бт)М. Кл.

G0l М 3/32

Гасударственный квинтет

СССР по делам нзебретеннй и вткрытнй (5З) ЛК620. 178. . 322.3(088.8) Дата опубликования описания 16.07.81 (72) Авторы изобретения

В. А. Кузьменко, А. Г. Трапезон и Н. Н. Письменный

Институт проблем прочности АН Украинской ССР.. (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ИСПЫ ТА НИЯ МАТЕРИАЛОВ

НА УСТАЛОСТЬ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ

ИЗГИБЕ

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам испытания на усталость, и может найти применение при изучении усталостной прочности широкого класса конструкционных материалов.

Известен способ испытания материалов на усталость, по ко.-орому образец в виде клктта закрепляют консольно и возбуждают его резонансные колебания Щ.

Недостатком данного способа является его невысокая точность определения раэ» рушающих напряжений, связанная с отсут ствием обусловленного места разрушения рабочей части образца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ испытания материалов на усталость при поперечном изгибе, по которому обрикщ в виде ступенчатого стержня закрепляют консольно и возбуждают его резонансные колебания по второй форме, а место перехода ступеней образца выполняют с галтелью (2)..

Реализация способа осложняется подбором радиуса галтели, обеспечивающего разрушения образца вдали от сечения заделки и допускающего возможность путем различных допущений для приближенного расчета разрушающих напряжений.

В связи с этими причинами затрудняется прогнозирование места вероятного появления усталостной трещины, что суще. ственно осложтиет экспериментальное та исследование кинетики роста усталостной трещины и снижает точность определения разрушакицих напряжений. Необходимость обработки галтельного . перехода до вы-! сокого класса шероховатости услсакняет технологию изготовления образцов, в ,, особенности иэ хрупких неметаллических

1 материалов.

llem изобретения - пошшение точнооти определения разрушающих напряжений и упрощение технологии изготовления образца.

Поставленная пель достигается тем, что используют образец с безгалтельным

3 8471 двреходом между ступенями, а расстоянн@. от места перехода до сечения заделки и размеры участков консольной части определяют так, чтобы место перехода находилось в узле напряжения, На чертеже представлен консольно

5 закрепленный образец в виде ступенчатого стержня.

Сбразец может быть постоянной тса щины или постоянной ширины. круглого или трубчатого поперечного сечения, с внешним или внутренним переходом, с раз» личной геометрической формой для каждо» ,го из участков.

Способ реализуется например, для плоского образца постоянной толщины следующим образом.

Образец 1 в виде ступенчатого стержня с беэгалтельным переходом 2 устанавливают консольно и возбуждают резонанс >0 ные колебания образца 1 по второй форме, расстояние 1 от места перехода 2 до сечения 3 заделки образца 1 и размеры

, Ь и Ь участков 4 и 5 консольной части определяют так, чтобы место перехода 2 находилось в узле напряжений.

Для этого решают уравнение собственных колебаний для каждого из участков

4 и 5 образца 1 !

vf К %o Ю

j,й 1 где ф » прогиб образца, 4/ дщ р„,, Z Е71,а

35 где у - плотность материала образца; — круговая частота колебаний;

- площадь поперечного сечения участков; т — моменты инерции участков;

) - модуль Юнга., Производя стыковку решений для участков 4 и 5 образца 1 по прогибам, углам поворота сечений, изгибающим моментам и перерезывающим силам, à 45 также используя условие равенства нулю напряжений в месте перехода 2, задаваясь частотой и толщиной образца, определяют из решения системы алгебраических уравнений параметры К j <, длины участков 50

> образца 6< Р и постоянные интегрирования, входящие в решение уравнений (1).

Используя далее соотношения (2) и принимая во внимание геометрическую

В4 4 форму образца, -определяют например, для плоского образца размеры, и

Испытании образцов производят следую щим образом.

Закрепляют консольно образец 1 так, чтобы место перехода 2 находилось на рассчитанном расстоянии Е от сеченйя:

3 заделки. Затем возбуждают колебания и, плавно меняя частоту в области принятого значения (Ю, получают вторую форму резонансных колебаний. Замеряют ампли туду колебаний свободного конца образца

l при помощи микроскопа и по зависи.мостям, связывающим постоянные интегри.рования с амплитудой свободного конца, определяют напряжения в образце. По результатам испытаний необходимого количества образцов при различных ампли-. тудах напряжений строят усталостную кривую.

При реализации способа появляется возможность аналитического расчета величины разрушающих напряжений, что упрощает проведение испытаний.

Формула изобретения

Способ испытания материалов на усталость,при поперечном изгибе, по которому образец в виде ступенчатого стержня за« крепляют консольно и возбуждают его резонансные колебания по второй форме, "отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения . раэрушающи5с напряжений и упрощении технологии изготовления образца, исполь зуют образец с безгалтельным переходом между ступенями, а расстояние от места перехода до сечения заделки и размеры участков консольной части определяют так, чтобы место перехода находилось в узле напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузьменко В. А., Письменный Н. Н.

Исследования усталостной прочности стекла при высоких частотах циклического изгиба. - Усталостная прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения- К., "Наукова думка, 1977, с. 116-120.

2. Троян И. А. Приспособление для высокочастотных усталостных испытаний на изгиб. — Заводская лаборатория", 1965, Мо 4, с. 497-498 (прототип), 847 3.54

Филиал ППП - Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель А. Зайцев

Корректор С. Корниенко

Редактор Н. Воловик Техред .А. Бабинеп

Т 907 Подписное

Заказ 5474/68 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l3.3035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д наб. д. 4/5