RU2748457C1 - Method for determining endurance limit of sheet material - Google Patents

Method for determining endurance limit of sheet material Download PDF

Info

Publication number
RU2748457C1
RU2748457C1 RU2020127730A RU2020127730A RU2748457C1 RU 2748457 C1 RU2748457 C1 RU 2748457C1 RU 2020127730 A RU2020127730 A RU 2020127730A RU 2020127730 A RU2020127730 A RU 2020127730A RU 2748457 C1 RU2748457 C1 RU 2748457C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
samples
sheet material
carried out
sample
deformation
Prior art date
Application number
RU2020127730A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Игоревич Ковалев
Ростислав Викторович Воронков
Владимир Дмитриевич Вермель
Сергей Викторович Желонкин
Светлана Александровна Смотрова
Василий Васильевич Петроневич
Игорь Евгеньевич Ковалев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2020127730A priority Critical patent/RU2748457C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748457C1 publication Critical patent/RU2748457C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to a technique for strength testing of semi-finished metal materials, in particular, to a method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the endurance limit of sheet material. Essence: from the sheet material, samples are made symmetrical with respect to the tension axis and having equal thickness, consisting of gripping, transitional and working parts, and the cross-sectional area of the working part of the samples changes linearly. The samples are preliminarily loaded with static tension until plastic deformation, variable along the length of the working part of the samples, is formed. The samples are rigidly fixed in the gripping part and fatigue tests are carried out by means of cyclic loading. Cyclic loading of the samples is carried out according to the "flat bending" scheme, the locations of the fracture sites of the samples are analyzed and a graph of the dependence of the fatigue limit σ-1 on the preliminary deformation is plotted.EFFECT: ability to predict the resource of structural elements for all values of preliminary deformation in a given interval, with the lowest possible material consumption and labor intensity with increased data reliability.3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области прочностных испытаний полуфабрикатов металлических материалов, в частности, к способу определения влияния предварительного пластического деформирования на предел выносливости листового материала.The invention relates to the field of strength testing of semi-finished metal materials, in particular, to a method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the endurance limit of sheet material.

Необходимость проведения подобных испытаний связана с тем, что процесс изготовления деталей и элементов конструкций летательных аппаратов состоит из длинной цепочки различных технологических операций, многие из которых связаны с пластическим деформированием материала, а это отражается на характеристиках сопротивления усталостному разрушению.The need to conduct such tests is due to the fact that the process of manufacturing parts and structural elements of aircraft consists of a long chain of various technological operations, many of which are associated with plastic deformation of the material, and this is reflected in the characteristics of resistance to fatigue failure.

Известно, что предварительное пластическое деформирование оказывает серьезное негативное влияние на предел выносливости, количество циклов до разрушения, а, следовательно, на ресурс деталей. В этой связи актуальной задачей является возможность определять степень остаточной деформации, приводящей к наибольшему снижению предела выносливости материала детали, и уровень этого снижения.It is known that preliminary plastic deformation has a serious negative effect on the endurance limit, the number of cycles to failure, and, consequently, on the service life of parts. In this regard, an urgent task is the ability to determine the degree of permanent deformation, leading to the greatest decrease in the endurance limit of the part material, and the level of this decrease.

Известен способ определения влияния предварительного пластического деформирования на предел выносливости материала детали, заключающийся в том, что из заготовки детали вырезают цилиндрический образец равного сопротивления консольному изгибу и неравномерного сопротивления растяжению и кручению, нагружают его растяжением или кручением до образования переменной по длине образца пластической деформации, нагружают консольным изгибом с вращением и определяют минимальный предел выносливости с учетом величины его предварительной деформации (Вассерман Н.Н., Гладковский В.А., Калугин В.Е., Ковалев И.Е. Авторское свидетельство СССР №1441250, МПК 6 G01N 3/32, 1988).There is a known method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the endurance limit of the material of the part, which consists in the fact that a cylindrical sample of equal resistance to cantilever bending and uneven resistance to tension and torsion is cut from the workpiece of the part, loaded by stretching or torsion until a variable along the length of the plastic deformation is formed, loaded cantilever bending with rotation and determine the minimum endurance limit, taking into account the value of its preliminary deformation (Wasserman N.N., Gladkovsky V.A., Kalugin V.E., Kovalev I.E. USSR author's certificate No. 1441250, IPC 6 G01N 3 / 32, 1988).

Недостатки этого способа в том, что он из-за формы образца не пригоден для оценки листовых материалов и позволяет реализовывать при усталостных испытаниях только симметричный цикл.The disadvantages of this method are that, due to the shape of the sample, it is not suitable for evaluating sheet materials and allows only a symmetric cycle to be realized during fatigue tests.

Известен способ определения предела выносливости материала, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают при ступенчатом увеличении уровня нагрузки и определяют характеристику рассеяния энергии на каждой ступени нагружения, а о пределе выносливости судят по точке излома зависимости характеристики рассеяния энергии от уровня нагрузки. С целью повышения точности путем уменьшения влияния на результат условий крепления образца нагружение на каждой ступени осуществляют в режиме автоколебаний на резонансной частоте, определяют на каждой ступени относительную величину рассеяния энергии, отнесенную к общей энергии установившегося колебательного движения на данной ступени, а в качестве характеристики рассеяния энергии определяют отношение относительной энергии соответствующей ступени к относительной энергии первой ступени (Шпигельбурд И.Α., Куриленко Г.Α., Атипин В.Г. Авторское свидетельство СССР №1587400, МПК 5 G01N 3/32, 1988).There is a known method for determining the endurance limit of a material, which consists in the fact that a material sample is cyclically loaded with a stepwise increase in the load level and the characteristic of energy dissipation at each stage of loading is determined, and the endurance limit is judged by the break point of the dependence of the energy dissipation characteristic on the load level. In order to improve accuracy by reducing the effect of the sample attachment conditions on the result, loading at each stage is carried out in the self-oscillation mode at the resonant frequency, at each stage, the relative amount of energy dissipation is determined, referred to the total energy of the steady-state oscillatory motion at a given stage, and as a characteristic of energy dissipation determine the ratio of the relative energy of the corresponding stage to the relative energy of the first stage (I. Shpigelburd, G. Kurylenko, V. Atipin, USSR author's certificate No. 1587400, IPC 5 G01N 3/32, 1988).

Недостаток этого способа в том, что он сложен в реализации и требует дополнительных расчетов при определении предела выносливости.The disadvantage of this method is that it is difficult to implement and requires additional calculations when determining the endurance limit.

Известен способ испытаний на определение предела выносливости длинномерных стержневых изделий, заключающийся в том, что закрепляют захватные части изделия в испытательной машине, прикладывают к нему циклическую нагрузку в несколько этапов, в конце каждого этапа удаляют одну из захватных частей изделия, фиксируют общее чисто циклов нагружения и по нему судят об усталостной долговечности изделия. С целью сокращения длительности испытаний каждый этап нагружения заканчивают при разрушении изделия в одной из захватных частей, а удаляют другую часть (Кондратенко В.М., Лысогор И.А. Авторское свидетельство СССР №1462156, МПК 4 G01N 3/32, 1986).There is a known test method for determining the endurance limit of long rod products, which consists in the fact that the gripping parts of the product are fixed in the testing machine, a cyclic load is applied to it in several stages, at the end of each stage one of the gripping parts of the product is removed, the total purely loading cycles are recorded and it is used to judge the fatigue life of the product. In order to reduce the duration of the tests, each stage of loading is completed with the destruction of the product in one of the gripping parts, and the other part is removed (Kondratenko V.M., Lysogor I.A. USSR author's certificate No. 1462156, IPC 4 G01N 3/32, 1986).

Недостатки этого способа в том, что он из-за формы и размеров изделия не подходит для оценки листовых материалов.The disadvantages of this method are that, due to the shape and size of the product, it is not suitable for evaluating sheet materials.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является изобретение Ковалева И.Е., Ерасова B.C., Никитина С.Е., Щеголева Д.В. (Патент №2298164 МПК G01N3/32, 2007). Способ определения предела выносливости предварительно деформированного листового материала заключается в том, что осуществляют циклическое нагружение образца из двух элементов, соединенных таким образом, что обеспечивается постоянство площади поперечного сечения образца в целом. Для осуществления способа из листового материала вырезают два элемента образца, симметричных относительно оси растяжения, каждый из которых имеет равную толщину и состоит из захватной, переходной и рабочей частей. Элементы жестко соединяют в захватных частях, перевернув один относительно другого на 180° так, что достигается постоянство площади поперечного сечения и нормальных напряжений по длине рабочей части объединенной конструкции (образца) при циклическом растяжении, и проводят усталостные испытания посредством циклического нагружения.The closest technical solution adopted for the prototype is the invention of I.E. Kovalev, B.C. Erasov, S.E. Nikitin, D.V. Shchegolev. (Patent No. 2298164 IPC G01N3 / 32, 2007). The method for determining the endurance limit of a pre-deformed sheet material consists in the fact that the sample is cyclically loaded from two elements connected in such a way that the constancy of the cross-sectional area of the sample as a whole is ensured. To implement the method, two sample elements are cut out of the sheet material, symmetric about the tension axis, each of which has equal thickness and consists of a gripping, transitional and working parts. The elements are rigidly connected in the gripping parts, turning over 180 ° relative to each other so that the constancy of the cross-sectional area and normal stresses along the length of the working part of the combined structure (sample) under cyclic tension is achieved, and fatigue tests are carried out by means of cyclic loading.

Недостатками указанного выше изобретения являются:The disadvantages of the above invention are:

1) способ не позволяет определять предел выносливости материала при нагружении по схеме «плоский изгиб»,1) the method does not allow determining the endurance limit of the material under loading according to the "flat bending" scheme,

2) способ не позволяет проводить усталостные испытания при знакопеременном цикле нагружения. Возможности способа ограничены коэффициентом асимметрии цикла нагружения в пределах 0 ≤ R ≤ 1.2) the method does not allow to carry out fatigue tests with an alternating loading cycle. The possibilities of the method are limited by the coefficient of asymmetry of the loading cycle in the range of 0 ≤ R ≤ 1.

Задачей и техническим результатом данного изобретения является прогнозирование ресурса элементов конструкций путем определения предела выносливости предварительно деформированного листового материала при усталостном нагружении (включая нагружение по схеме «плоский изгиб»), соответствующего критической величине деформации, для всех значений предварительной деформации в заданном интервале, с минимально возможной материало- и трудоемкостью и повышенной достоверностью данных.The objective and technical result of this invention is to predict the resource of structural elements by determining the endurance limit of a pre-deformed sheet material under fatigue loading (including loading according to the "plane bending" scheme) corresponding to the critical deformation value for all values of preliminary deformation in a given interval, with the minimum possible material and labor intensity and increased data reliability.

Технический результат достигается тем, что в способе определения предела выносливости листового материала, из листового материала изготавливают симметричный относительно оси растяжения и имеющий равную толщину образец, состоящий из захватной, переходной и рабочей частей. Образец жестко закрепляют в захватной части и проводят усталостные испытания посредством циклического нагружения, при этом циклическое нагружение осуществляют в отношении образца, имеющего изменяющуюся по линейному закону площадь поперечного сечения рабочей части.The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the endurance limit of sheet material, a sample symmetrical with respect to the tension axis and having an equal thickness is made from the sheet material, consisting of a gripping, transitional and working parts. The sample is rigidly fixed in the gripping part and fatigue tests are carried out by means of cyclic loading, while the cyclic loading is carried out with respect to the sample having a linearly varying cross-sectional area of the working part.

Технический результат также достигается тем, что циклическое нагружение проводят с предварительно заданным коэффициентом асимметрии цикла, включая знакопеременный цикл.The technical result is also achieved by the fact that the cyclic loading is carried out with a predetermined coefficient of asymmetry of the cycle, including the alternating cycle.

Технический результат также достигается тем, что циклическое нагружение проводят по схеме «плоский изгиб».The technical result is also achieved by the fact that the cyclic loading is carried out according to the "flat bending" scheme.

Технический результат также достигается тем, что в качестве образца используют сборные конструкции с несколькими слоями или иными элементами.The technical result is also achieved by the fact that prefabricated structures with several layers or other elements are used as a sample.

Технический результат также достигается тем, что образец предварительно нагружают статическим растяжением до образования пластической деформации по длине рабочей части образца.The technical result is also achieved by the fact that the sample is pre-loaded with static tension until plastic deformation is formed along the length of the working part of the sample.

Изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

На фигуре 1 представлен образец для испытаний по предлагаемому способу.Figure 1 shows a sample for testing according to the proposed method.

На фигуре 2 представлена конструктивно-силовая схема образца.Figure 2 shows the structural and power diagram of the sample.

На фигуре 3 представлена схема реализации усталостного нагружения по схеме «плоский изгиб».Figure 3 shows a diagram of the implementation of fatigue loading according to the "flat bending" scheme.

На фигуре 4 представлен график зависимости предела выносливости σ-1 от предварительной деформации ε.Figure 4 shows a graph of the dependence of the fatigue limit σ -1 from the preliminary deformation ε.

Предложенный способ определения предела выносливости листового материала осуществляется следующим образом.The proposed method for determining the endurance limit of sheet material is carried out as follows.

Из металлического листового материала изготавливают симметричный относительно оси растяжения и имеющего равную толщину образец для испытаний (см. фиг. 1), состоящий из захватной 1, переходной 2 и рабочей частей 3.A test specimen (see Fig. 1), symmetrical about the tension axis and having an equal thickness, is made of a metal sheet material, consisting of a gripping 1, a transition 2 and a working part 3.

Определяют для образца линейный закон изменения площади поперечного сечения рабочей части 3 образца из условия постоянства нормальных напряжений σ(z)=const.For the sample, the linear law of change in the cross-sectional area of the working part 3 of the sample is determined from the condition of constant normal stresses σ (z) = const.

Решая систему уравненийSolving the system of equations

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΜИЗГ(z) - изгибающий момент от нагрузки Ρ в сечении, удаленном от точки приложения нагрузки на расстояние z,where Μ IZG (z) is the bending moment from the load с in the section remote from the point of application of the load at a distance z,

Wx(z) - момент сопротивления в сечении, удаленном от точки приложения нагрузки на расстояние z,W x (z) is the moment of resistance in a section remote from the point of application of the load at a distance z,

h - толщина образца,h - sample thickness,

b(z) - ширина сечения, удаленного от точки приложения нагрузки на расстояние z,b (z) is the width of the section remote from the point of application of the load at a distance z,

с - расстояние от точки приложения нагрузки до наименьшего сечения рабочей части,с - distance from the point of application of the load to the smallest section of the working part,

d - ширина наименьшего сечения рабочей части, получаем зависимость

Figure 00000002
значит площадь поперечного сечения рабочей части 3 образца должна меняться по закону
Figure 00000003
d is the width of the smallest section of the working part, we get the dependence
Figure 00000002
means the cross-sectional area of the working part 3 of the sample should change according to the law
Figure 00000003

Образец изготавливают в соответствии с конструктивно-силовой схемой образца, приведенной на фигуре 2, где показано, что за расчетный центр координат принимается точка Ε приложения нагрузки Р. На фигуре 2 ось z направляется вдоль оси образца перпендикулярно линии действия нагрузки, расположение осей x и y задается соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Также на фигуре 2 обозначены геометрические константы образца h, c и d, необходимые для решения системы уравнений (1).The sample is made in accordance with the structural-power scheme of the sample shown in figure 2, where it is shown that the point Ε of application of the load P is taken as the calculated center of coordinates. In figure 2, the z axis is directed along the axis of the sample perpendicular to the line of action of the load, the location of the axes x and y set in the horizontal and vertical planes, respectively. Also in figure 2, the geometric constants of the sample h, c and d are indicated, which are necessary to solve the system of equations (1).

Образец также изготавливают так, чтобы площадь его поперечного сечения рабочей части 3 соответствовала определенному выше линейному закону

Figure 00000004
изменения площади поперечного сечения рабочей части 3.The sample is also made so that its cross-sectional area of the working part 3 corresponds to the linear law defined above
Figure 00000004
changes in the cross-sectional area of the working part 3.

Образец может быть предварительно нагружен статическим растяжением до образования переменной (изменяющейся) по длине рабочей части 3 пластической деформации, задавая максимальную величину деформации в сечении с минимальной площадью поперечного сечения, соответствующей координате z = с.The sample can be pre-loaded with static tension until a variable (varying) plastic deformation along the length of the working part 3 is formed, setting the maximum deformation value in a section with a minimum cross-sectional area corresponding to the coordinate z = c.

После этого образец, имеющий изменяющуюся по линейному закону площадь поперечного сечения рабочей части, жестко закрепляют в захватной части 1 и проводят циклическое нагружение.After that, the sample, which has a linearly varying cross-sectional area of the working part, is rigidly fixed in the gripping part 1 and cyclic loading is carried out.

Усталостные испытания путем циклических нагружений проводят с любым предварительно задаваемым коэффициентом асимметрии цикла, включая знакопеременный цикл.Cyclic fatigue tests are carried out with any preset coefficient of asymmetry of the cycle, including an alternating cycle.

При циклическом нагружении применяют схему «плоский изгиб», до разрушения.Under cyclic loading, the "flat bending" scheme is used until failure.

В качестве образца используют сборные конструкции с несколькими слоями или иными элементами.Prefabricated structures with several layers or other elements are used as a sample.

Неблагоприятную величину остаточной деформации определяют по расположению места усталостного разрушения.The unfavorable magnitude of the permanent deformation is determined by the location of the fatigue fracture site.

Приведем пример осуществления способа для определения влияния предварительного пластического деформирования на предел выносливости листового материала из алюминиевого сплава АМг6. Требование к эксперименту: схема усталостного нагружения - плоский изгиб, цикл нагружения - симметричный.Let us give an example of the implementation of the method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the endurance limit of sheet material made of AMg6 aluminum alloy. Experiment requirement: fatigue loading scheme - plane bending, loading cycle - symmetric.

Способ реализован по предложенному изобретению. Экспериментальную работу проводили на образцах, вырезанных из листов алюминиевого сплава АМг6, широко применяемого при изготовлении элементов конструкции в аэрокосмической технике.The method is implemented according to the proposed invention. Experimental work was carried out on samples cut from sheets of AMg6 aluminum alloy, which is widely used in the manufacture of structural elements in aerospace engineering.

Ниже представлены результаты изучения влияния остаточной деформации на предел выносливости сплава.Below are the results of studying the effect of permanent deformation on the endurance limit of the alloy.

Испытания проводились при знакопеременном консольном изгибе с частотой нагружения ν=13,3 Гц, база испытаний 106 циклов, коэффициент асимметрия цикла R = -1.The tests were carried out with alternating cantilever bending with a loading frequency ν = 13.3 Hz, the test base was 10 6 cycles, the cycle asymmetry coefficient was R = -1.

Схема реализации усталостного нагружения по схеме «плоский изгиб» представлена на фигуре 3, где 4 - силопередающее устройство, 5 - образец, 6 - захват. Плоский изгиб - это изгиб, при котором все усилия, изгибающие балку, лежат в одной из плоскостей симметрии балки.A diagram of the implementation of fatigue loading according to the "flat bending" scheme is shown in figure 3, where 4 is a force transfer device, 5 is a sample, 6 is a grip. A plane bend is a bend in which all the forces bending a beam lie in one of the symmetry planes of the beam.

Образец изготавливали фрезерованием так, чтобы его рабочая часть представляла из себя балку равного сопротивления изгибу. Для этого образцу равной толщины придавали форму, симметричную относительно оси растяжения, с переменной, изменяющейся по линейному закону по длине рабочей части образца шириной b(z)=0,24z. Толщина образца составляла 4 мм. Длина рабочей части составляла 30 мм. Площадь поперечного сечения F менялась по длине рабочей части от 32 мм до 60 мм. Определялось влияние остаточной деформации на предел выносливости в значениях деформации от 0 до 4,0%. Для испытаний потребовалось 23 образца. Образцы с переменной, изменяющейся по линейному закону по длине рабочей части образца площадью поперечного сечения нагружали растяжением до образования переменной по длине пластической деформации с максимальным значением 4,0%, достигаемом в наименьшем сечении.The sample was made by milling so that its working part was a beam of equal bending resistance. For this, a sample of equal thickness was given a shape symmetric about the tension axis, with a variable varying linearly along the length of the working part of the sample with a width b (z) = 0.24z. The sample thickness was 4 mm. The length of the working part was 30 mm. The cross-sectional area F varied along the length of the test section from 32 mm to 60 mm. The influence of permanent deformation on the endurance limit was determined in deformation values from 0 to 4.0%. For testing, 23 samples were required. Samples with a variable linearly varying along the length of the working part of the sample with the cross-sectional area were loaded by tension until a variable along the length of plastic deformation was formed with a maximum value of 4.0% attained in the smallest section.

Затем образцы последовательно один за другим подвергались циклическому нагружению по схеме плоский изгиб. Анализ расположения мест разрушения образцов показал, что усталостные трещины образовывались в местах рабочей части с остаточной деформацией 0,5…3,4%. По результатам испытаний построен график зависимости предела выносливости σ-1 от предварительной деформации ε, представленный на фигуре 4.Then the specimens were subjected to cyclic loading one after the other in a plane bend pattern. The analysis of the location of the sites of destruction of the samples showed that fatigue cracks were formed in the sites of the test section with a permanent deformation of 0.5 ... 3.4%. According to the test results, a graph of the dependence of the fatigue limit σ -1 on the preliminary deformation ε is plotted, shown in figure 4.

График показывает, что провала сопротивления усталости на начальной стадии пластического деформирования, имитирующего технологическое формообразование, например, на вытяжных машинах, до 0,5% нет.The graph shows that there is no drop in fatigue resistance at the initial stage of plastic deformation that simulates technological shaping, for example, on stretching machines, up to 0.5%.

Значение предела выносливости при остаточной деформации от 3,4 до 4,0% выше, чем при деформации 0,5…3,4%, следовательно, максимальное снижение предела выносливости σ-1 при базе испытаний 106 циклов имело место в диапазоне остаточных деформаций 0,5…3,4%. Такие значения остаточной деформации следует исключить при производстве летательных аппаратов и других изделий ответственного назначения, подвергающихся в процессе эксплуатации циклическому изгибу.The value of the endurance limit with a permanent deformation from 3.4 to 4.0% is higher than with a deformation of 0.5 ... 3.4%, therefore, the maximum decrease in the fatigue limit σ -1 with a test base of 10 6 cycles took place in the range of residual deformations 0.5 ... 3.4%. Such values of permanent deformation should be excluded in the manufacture of aircraft and other critical products that undergo cyclic bending during operation.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что он позволяет определить поведение усталостных характеристик материала при периодическом плоском изгибе во всей области непрерывно возрастающих значений деформации в пределе от 0 до 4%. Способ позволяет достоверно сделать вывод о том, что в интервале деформаций от 0 до 4% неблагоприятными для сопротивления усталости являются деформации 0,5…3,4%. Такие значения остаточной деформации следует либо исключить из технологического процесса при производстве элементов конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации циклическому изгибу, либо найти средства устранения негативного влияния неблагоприятных деформаций на предел выносливости получаемых изделий.The advantage of the proposed method is that it allows you to determine the behavior of the fatigue characteristics of the material during periodic plane bending in the entire region of continuously increasing deformation values in the range from 0 to 4%. The method makes it possible to reliably conclude that in the range of deformations from 0 to 4%, deformations of 0.5 ... 3.4% are unfavorable for fatigue resistance. Such values of permanent deformation should either be excluded from the technological process in the production of structural elements that undergo cyclic bending during operation, or a means should be found to eliminate the negative effect of unfavorable deformations on the endurance limit of the resulting products.

Появилось знание - с какими величинами технологических деформаций надо бороться. Важным следствием этого является то, что для прогнозирования ресурса элементов конструкций, количество испытываемых образцов сокращается в десятки раз.The knowledge appeared - with what values of technological deformations it is necessary to fight. An important consequence of this is that in order to predict the resource of structural elements, the number of tested samples is reduced tenfold.

Таким образом, анализируя результаты испытаний по предложенному изобретению, можно сделать выводы, что предложенный способ позволяет повысить достоверность оценки качества и свойств металлических материалов с минимально возможной материало- и трудоемкостью.Thus, analyzing the test results according to the proposed invention, it can be concluded that the proposed method allows you to increase the reliability of assessing the quality and properties of metallic materials with the minimum possible material and labor intensity.

Результаты этих испытаний могут быть использованы при выборе технологических и эксплуатационных решений при разработке подвергающихся циклической нагрузке изделий, применяющихся в авиационной промышленности, машиностроении, судостроении и других отраслях.The results of these tests can be used in the selection of technological and operational solutions in the development of products subject to cyclic loading, used in the aviation industry, mechanical engineering, shipbuilding and other industries.

Способ позволяет определять критические, с точки зрения усталостных свойств, уровни остаточных деформаций и искать средства устранения негативного влияния технологического процесса на предел выносливости получаемых изделий.The method makes it possible to determine the critical, in terms of fatigue properties, levels of residual deformations and look for means to eliminate the negative effect of the technological process on the endurance limit of the resulting products.

Заявленный способ может быть рекомендован для оценки влияния технологической наследственности на ресурс изделий из листового материала.The claimed method can be recommended for assessing the influence of technological heredity on the resource of products from sheet material.

Claims (3)

1. Способ определения предела выносливости листового материала, заключающийся в том, что из листового материала изготавливают симметричные относительно оси растяжения и имеющие равную толщину образцы, состоящие из захватной, переходной и рабочей частей, причем площадь поперечного сечения рабочей части образцов изменяется по линейному закону, образцы предварительно нагружают статическим растяжением до образования переменной по длине рабочей части образцов пластической деформации, после чего образцы жестко закрепляют в захватной части и проводят усталостные испытания посредством циклического нагружения, отличающийся тем, что циклическое нагружение образцов проводят по схеме «плоский изгиб», анализируют расположения мест разрушения образцов и строят график зависимости предела выносливости σ-1 от предварительной деформации ε.1. A method for determining the endurance limit of a sheet material, which consists in the fact that from a sheet material samples are made symmetrical about the axis of tension and having an equal thickness, consisting of a gripping, transitional and working parts, and the cross-sectional area of the working part of the samples changes according to a linear law, samples pre-loaded with static tension until plastic deformation is variable along the length of the working part of the samples, after which the samples are rigidly fixed in the gripping part and fatigue tests are carried out by means of cyclic loading, characterized in that the cyclic loading of the samples is carried out according to the "flat bending" scheme, the locations of the fracture sites are analyzed samples and plot the dependence of the endurance limit σ-1 on the preliminary deformation ε. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что циклическое нагружение проводят с предварительно заданным коэффициентом асимметрии цикла, включая знакопеременный цикл.2. The method according to claim 1, characterized in that the cyclic loading is carried out with a predetermined coefficient of asymmetry of the cycle, including an alternating cycle. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве образца используют сборные конструкции с несколькими слоями или иными элементами.3. The method according to claim 1, characterized in that prefabricated structures with several layers or other elements are used as a sample.
RU2020127730A 2020-08-20 2020-08-20 Method for determining endurance limit of sheet material RU2748457C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127730A RU2748457C1 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Method for determining endurance limit of sheet material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127730A RU2748457C1 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Method for determining endurance limit of sheet material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748457C1 true RU2748457C1 (en) 2021-05-25

Family

ID=76034102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127730A RU2748457C1 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Method for determining endurance limit of sheet material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748457C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113720707A (en) * 2021-08-23 2021-11-30 中国飞机强度研究所 Design method for large-deformation loading point of structural fatigue test
RU2792195C1 (en) * 2022-08-19 2023-03-20 Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1221540A1 (en) * 1984-03-29 1986-03-30 Пермский политехнический институт Method of determining minimum value of material endurance limit
SU1293548A1 (en) * 1985-07-24 1987-02-28 Институт Механики Полимеров Ан Латвсср Method of determining fatigue resistance of materials
US6405600B1 (en) * 1997-04-28 2002-06-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Test specimen design incorporating multiple fracture sites and multiple strain state material fractures
RU2298164C2 (en) * 2005-08-01 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of determining durability of sheet material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1221540A1 (en) * 1984-03-29 1986-03-30 Пермский политехнический институт Method of determining minimum value of material endurance limit
SU1293548A1 (en) * 1985-07-24 1987-02-28 Институт Механики Полимеров Ан Латвсср Method of determining fatigue resistance of materials
US6405600B1 (en) * 1997-04-28 2002-06-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Test specimen design incorporating multiple fracture sites and multiple strain state material fractures
RU2298164C2 (en) * 2005-08-01 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of determining durability of sheet material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113720707A (en) * 2021-08-23 2021-11-30 中国飞机强度研究所 Design method for large-deformation loading point of structural fatigue test
CN113720707B (en) * 2021-08-23 2023-09-05 中国飞机强度研究所 Design method for large deformation loading point of structural fatigue test
RU2792195C1 (en) * 2022-08-19 2023-03-20 Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109163990B (en) Method for measuring initiation life of axial-loading high-cycle fatigue crack
CA1325895C (en) Determining plane strain fracture toughness and the j-integral for solid materials using stress field modified miniature specimens
RU2539095C1 (en) Non-destructive testing of flexible composite items
Tomaszewski et al. Verification of selected models of the size effect based on high-cycle fatigue testing on mini specimens made of EN AW-6063 aluminum alloy
RU2748457C1 (en) Method for determining endurance limit of sheet material
CN109870258A (en) A kind of instrumentation spherical shape indentation detection method of any residual stress of plane
Lumelskyj et al. Detection of strain localization in Nakazima formability test-experimental research and numerical simulation
JP6780575B2 (en) Fatigue limit prediction methods and computer programs
Roy et al. Experiments and simulation of shape and thickness evolution in multi-pass tube spinning
RU2298164C2 (en) Method of determining durability of sheet material
CN109716100B (en) Material sample and method for determining the geometry of a sample
RU2792195C1 (en) Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material
Zhang et al. Optimal preparation process for fatigue specimens treated by ultrasonic peening
Vansovich et al. The fatigue surface cracks growth model taking into account plastic deformations for a cylinder of a low-speed long-stroke compressor
RU2617798C1 (en) Method for determining metals and alloys ductility
Rad et al. On the dependency of ductile damage evolution to stress state with shock loading pre-mechanical working in 7075-T6 aluminum alloy
Yarullin et al. Fatigue growth rate of inclined surface cracks in aluminum and titanium alloys
Bertini et al. Fatigue investigation at high load ratio R of a quenched and tempered chromium molybdenum steel
Khalate et al. Detection of cracks present in composite cantilever beam by vibration analysis technique
Wang et al. Determination of optimal shrink fitting ratio for 2-layer compound forging die by improving fatigue life in backward extrusion
SU939995A1 (en) Method of testing material for contact strength
Szymczak et al. Determination of artificial defects in material under monotonic tension by the use of FEM and DIC methods
Prajeesh et al. Improvement in accuracy of failure prediction in FE simulations of sheet metal forming of Al alloys
RU2717571C1 (en) Device for testing plate-like specimen for fatigue strength
Saleh et al. The Radius Size Variation Effects on Fatigue Strength of AA6061-T6 and AA6061-O Alloys