RU1803779C - Способ испытани листовых материалов на одноосное сжатие - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении с целью повышени  точности испытаний путем учета перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состо ние. Образец испытуемого материала привод т в состо ние закритиче- ского изгибного равновеси . К торцевым кромкам образца прикладывают сжимающее усилие в направлении, перпендикул рном образующей его цилиндрической поверхности , а предел прочности материала рассчитывают по формуле а () x(6R- V), где а- предел прочности материала образца, Р - разрушающа  нагрузка, R - радиус кривизны поверхности образца в момент излома, В, V - ширина и толщина образца соответственно, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к испытани м материалов и может быть использовано в машиностроении при определении прочностных свойств стружки высокопрочных сплавов, что важно дл  расчета условий перехода компонентов стружковой шихты в пластическое состо ние и определени  оптимальных интерпалов давлений прессовани  при брикетировании стружки.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и информативности испытаний при определении прочностных свойств материала гибких охрупченных пластин, конкретно - стружки высокопрочных сплавов .

На фиг.1 изображена схема нагружени  образца и расчета предела прочности материала стружки, где а - схема установки и нагружени  образца, б - конфигураци  торцового сечени  стружки перед изломом, распределение нормальных (N), перерезывающих сил (О) и изгибающих моментов (М) в рабочей части образца перед изломом; на

фиг.2 - схема вырезки образцов из стружки дл  механических испытаний.

Нажимные плиты 1 испытательной машины свод т на рассто ние Н, меньше длины испытуемой пластины 2, котора  при установке в машину получает начальный изгиб и приводитс  таким образом в состо ние закритического изгибного равновеси  и бокова  поверхность пластины приобретает форму цилиндрической панели с образую- .щей, перпендикул рной усилию сжати  Р. При нзгружении гибка  пластина упруго деформируетс  и ее ось в момент, предшествующий разрушению, изгибаетс  в полуокружность с диаметром, равным рассто нию между нажимными плитами за вычетом толщины пластины. При таком способе нагружени  результаты испытани  не завис т от условий взаимодействи  образца с опорами и от геометрии нагружаемых кромок, так как в результате больших изгибных деформаций нагрузка плавно перераспредел етс  на площадки, параллельел

С

00

о

GJ х| х| О

ные малым торцам пластины. После исчерпани  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 плош,адь рабочего сечени  пластины, что позвол ет практически исключить вли ние технологических концентраторов напр жений на результаты испытани  и тем самым повысить их точность. Поскольку: охрупченный материал не может получать остаточных деформаций, касательные напр жени  в рабочем сечении образца отсутствуют, а величина эксцентриситета нейтральной оси сечени  мала (е 2 10 м), величину нормального раст гивающего напр жени , действующего в момент излома образца в сечений, равноудаленном от его нагружаемых кромок, можно рассчитать с учетом известных соотношений прикладной механики-деформируемых тел. В силу способа определени , величину стможно интер- претйровать как предел прочности материала испытуемого образца, что расшир ет информативность за вл емого способа по сравнению с прототипом.

Пример. За вл емый способ реализован при определении предела прочности титанового сплава ВТЗ-1 в стружке с целью последующего расчета условий перехода стружки в пластическое состо ние. Материал дл  испытаний --элементна  стружка в виде вьюнообразной ленты (длина L 990 мм, ширина В 30 мм, толщина 10,4 мм) и раздробленных пластинчатых фрагментов произвольной формы (характерный размер, А 30 мм, толщина V 0,4 мм) с регул рными поверхностными концентраторами напр жений в виде устьев плоскостей скола, перпендикул рных направлению сн ти  стружки. Схема вырезки образцов дл  испытаний по базовому способу I (одноосное раст жение , ГОСТ 11701-80) и за вл емому II приведена на фиг.2. Испытани  по способу I провод т только дл  вьюнообразной стружки, поскольку изготовить образцы с размерами, требуемыми ГОСТ 7564-80, из раздробленных фрагментов невозможно. Испытание по способу II провод т 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 относ т к суммарной площади рабочих сечений пластин). Из исходного материала вырезают пр моугольные пластины с соотношением сторон

I : в направлении, перпендикул рном направлению сн ти  стружки, что позвол ет корректно применить стержневую расчетную схему и существенно ограничить вли ние концентраторов напр жений на ре0 зультаты испытаний.

Нажимные плиты машины Б исходном положении устанавливают с зазором 20 мм и размещают между ними образец с малым начальным изгибом. Силовые и деформа5 тивные характеристики испытаний регистрируют по соответствующим датчикам машины (диаметр), удвоенный радиус кривизны боковой поверхности образца рассчитывают как рассто ние между

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

5 испытаний образцов, лини  излома которых равноудалена от нагруженных кромок. Результаты испытаний (средние и коэффициенты вариации в серии из 11 образцов) приведены в таблице.

0 Из данных таблицы следует, что по сравнению с базовым за вл емый способ испытаний характеризуетс  следующими преимуществами:

- более высокими информативностью и 5 точностью при определении прочностных свойств стружки высокопрочных сплавов;

- возможностью испытаний тонколистовых раздробленных материалов произвольной формы;

0 - нечувствительностью результатов испытаний к поверхностным дефектам и неровност м нагружаемых кромок образца;

- методической простотой и меньшей трудоемкостью при изготовлении образцов. 5ч

Технико-экономическа  эффективность от использовани  за вл емого способы испытаний тонколистовых материалов состоит в повышении качества стружковых

0 брикетов и эффективности процессов переработки ценных машиностроительных отходов (стружка высокопрочных сложно- легированных сплавов, содержащих такие элементы-упрочнители, как Ti, Nb, V, Zr, Mo,

5 MI, Cr, и др.) за счет точного расчета условий перехода компонентов стружковой шихты в пластическое состо ние (например, с использованием решени  Прандтл  задачи о течении тонкого сло  между шероховатыми плитами) и определени  оптимальных интервалов давлений прессовани  при брике- тировании стружки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ испытани  листовых материалов на одноосное сжатие, по которому из тонколистового материала вырезают испытуемый образец шириной b и толщиной V , придают ему цилиндрическую форму, прикладывают к нему радиальное сжимающее усилие и по величине деформации суд т о прочностных свойствах материала, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   точности путем учета условий перехода стружки высокопрочных сплавов в пластическое состо ние, образец сжимают в направлении, перпендикул рном образующей его цилиндрической поверхности, фиксируют радиус кривизны поверхности образца в момент излома R и разрушающую нагрузку Р., а о прочностных свойствах материала суд т по пределу прочности 7при одноосном нагружении, определ емому по

   формуле ст --- (6R-V).

   Разрушение вне рабочей части образца;

   Использованы данные 9-ти измерений дл  образцов с линией излома, равноудаленной от кромок

   нЫх-Psi.

   влах P/nax fitoaX Ntv)-Psi/i f Qftffr ршзу fifty}z / #Јffs f

   Фиг. 1

   Фи г. I