RU2792195C1 - Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material - Google Patents
Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792195C1 RU2792195C1 RU2022122474A RU2022122474A RU2792195C1 RU 2792195 C1 RU2792195 C1 RU 2792195C1 RU 2022122474 A RU2022122474 A RU 2022122474A RU 2022122474 A RU2022122474 A RU 2022122474A RU 2792195 C1 RU2792195 C1 RU 2792195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- samples
- fatigue
- plastic deformation
- pair
- working part
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области прочностных испытаний полуфабрикатов металлических материалов, в частности, к способу определения влияния предварительного пластического деформирования сжатием на сопротивление усталости материала детали круглого поперечного сечения.The invention relates to the field of strength testing of semi-finished products of metallic materials, in particular, to a method for determining the effect of preliminary plastic deformation by compression on the fatigue resistance of the material of a round cross-section part.
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 сжатием, а это отражается на характеристиках сопротивления усталости.The need for 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 by compression, and this is reflected in the fatigue resistance characteristics.
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 сопротивления усталости материала детали, и уровень этого снижения.It is known that preliminary plastic deformation has a serious negative impact on the endurance limit, the number of cycles to failure, and, consequently, on the life of parts. In this regard, an urgent task is the ability to determine the degree of residual deformation, leading to the greatest reduction in the fatigue resistance of the material of the part, and the level of this reduction.
Известен способ определения предела выносливости предварительно деформированного материала, заключающийся в том, что из листового материала вырезают два образца, симметричных относительно оси растяжения, каждый из которых имеет равную толщину и состоит из захватной, переходной, и рабочей частей, образцы жестко закрепляют в захватной части и проводят усталостные испытания посредством циклического нагружения. При этом испытываемые образцы после предварительного деформирования переворачивают на 180° и жестко соединяют в захватных частях, чем достигается постоянство площади поперечного сечения и нормальных напряжений по длине рабочей части при циклическом растяжении (Ковалев И.Е., Ерасов B.C., Никитин С.Е., Щеголев Д.В. Патент на изобретение РФ №2298164 МПК G01N 3/32, 2007).There is a known method for determining the endurance limit of a pre-deformed material, which consists in the fact that two samples are cut from a sheet material, symmetrical about the tension axis, each of which has an equal thickness and consists of a gripping, transitional, and working parts, the samples are rigidly fixed in the gripping part and carry out fatigue tests by means of cyclic loading. In this case, the test specimens after preliminary deformation are turned over by 180 ° and rigidly connected in the gripping parts, which ensures the constancy of the cross-sectional area and normal stresses along the length of the working part during cyclic tension (Kovalev I.E., Erasov B.C., Nikitin S.E., Schegolev D.V. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2298164 IPC G01N 3/32, 2007).
Недостатками указанного выше изобретения являются: 1) способ не позволяет определять характеристики сопротивления усталости материала при циклическом нагружении образцов круглого поперечного сечения, 2) способ не позволяет проводить усталостные испытания при знакопостоянном отрицательном цикле нагружения и знакопостоянном отрицательном отнулевом цикле нагружения.The disadvantages of the above invention are: 1) the method does not allow to determine the characteristics of the fatigue resistance of the material under cyclic loading of samples of circular cross-section, 2) the method does not allow fatigue testing under a constant-sign negative loading cycle and a constant-sign negative zero loading cycle.
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 на изобретение 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 out of the workpiece of the part, loaded with tension or torsion until a plastic deformation variable along the length of the sample is formed, loaded cantilever bending with rotation and determine the minimum endurance limit taking into account the magnitude of its preliminary deformation (Vasserman N.N., Gladkovsky V.A., Kalugin V.E., Kovalev I.E. USSR Invention Certificate No. 1441250, IPC 6 G01N 3/32, 1988).
Недостаток этого способа в том, что он позволяет реализовывать при усталостных испытаниях только симметричный знакопеременный цикл.The disadvantage of this method is that it allows only a symmetrical alternating cycle to be implemented during fatigue tests.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является изобретение Ковалева Н.И., Воронкова Р.В., Вермеля В.Д. и др. (Патент на изобретение РФ №2748457, СПК G01N 3/32, 2021). Способ определения предела выносливости листового материала заключается в том, что 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, причем циклическое нагружение осуществляют в отношении образца, имеющего изменяющуюся по линейному закону площадь поперечного сечения рабочей части. Предварительное статическое растяжение образца обеспечивает образование переменной по длине рабочей части образца пластической деформации. Затем анализируют расположение мест разрушения образцов и определяют неблагоприятную величину предварительной деформации Предел выносливости - это характеристика сопротивления усталости, он определяется как максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостное разрушение до базы испытаний.The closest technical solution adopted for the prototype is the invention of Kovalev N.I., Voronkov R.V., Vermel V.D. and others (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2748457, SPK G01N 3/32, 2021). The method for determining the endurance limit of a sheet material consists in the fact that a sample symmetrical with respect to the tension axis and having an equal thickness is made from a 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, and cyclic loading is carried out in relation to a sample having a cross-sectional area of the working part that varies according to a linear law. Preliminary static stretching of the sample ensures the formation of a plastic deformation variable along the length of the working part of the sample. Then analyze the location of the fracture sites of the samples and determine the unfavorable value of the preliminary deformation.
Недостатками указанного выше изобретения являются:The disadvantages of the above invention are:
1) согласно изобретению, образец до циклического нагружения предварительно подвергают статическому растяжению до образования пластической деформации по длине рабочей части образца, поэтому способ неприменим для определения влияния предварительного пластического сжатия на характеристики сопротивления усталости материала1) according to the invention, the sample before cyclic loading is preliminarily subjected to static tension before the formation of plastic deformation along the length of the working part of the sample, therefore, the method is not applicable to determine the effect of preliminary plastic compression on the fatigue resistance characteristics of the material
2) способ не позволяет проводить усталостные испытания образцов по схеме «осевое сжатие».2) the method does not allow for fatigue testing of samples according to the "axial compression" scheme.
Технической задачей данного изобретения является получение возможности определения влияния предварительного пластического деформирования сжатием на характеристики сопротивления усталости материала детали круглого поперечного сечения при усталостных испытаниях по схеме «осевое сжатие» с минимально возможной материалоемкостью и трудоемкостью, и повышенной достоверностью данных.The technical objective of this invention is to be able to determine the effect of preliminary plastic deformation by compression on the fatigue resistance characteristics of the material of a round cross-sectional part during fatigue tests according to the "axial compression" scheme with the lowest possible material consumption and labor intensity, and increased data reliability.
Техническим результатом является достижимость решения задачи прогнозирования ресурса элементов конструкций, значительно снижая количество испытываемых образцов. Также техническим результатом является приобретение способности определять критические, с точки зрения усталости, уровни остаточных деформаций сжатием и прогнозировать влияние технологического процесса на предел выносливости получаемых изделий.The technical result is the feasibility of solving the problem of predicting the resource of structural elements, significantly reducing the number of tested samples. Also, the technical result is the acquisition of the ability to determine the critical, in terms of fatigue, levels of residual deformations by compression and to predict the effect of the technological process on the endurance limit of the resulting products.
Технический результат достигается тем, что в способе определения влияния предварительного пластического деформирования на сопротивление усталости материала детали, заключающемся в том, что из металлического материала изготавливают образцы, состоящие из захватной, переходной и рабочей частей, образцы предварительно статически нагружают до образования переменной по длине рабочей части образцов пластической деформации, после чего проводят усталостные испытания посредством циклического нагружения образцов, анализируют расположение мест разрушения образцов и определяют неблагоприятную величину предварительной деформации, одинаковые образцы изготавливают из исследуемого материала в виде тела вращения, каждый образец нагружают статическим сжатием, после чего для усталостных испытаний формируют пару образцов, переворачивая один из образцов на 180°, проводят циклическое нагружение пары по схеме «осевое сжатие» до разрушения одного из образцов, по координате образования усталостной трещины определяют критическую величину пластической деформации.The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material of the part, which consists in the fact that samples are made from a metal material, consisting of a gripping, transitional and working parts, the samples are preliminarily statically loaded until the working part is variable along the length plastic deformation specimens, after which fatigue tests are carried out by means of cyclic loading of the specimens, the location of the fracture sites of the specimens is analyzed and the unfavorable value of the preliminary deformation is determined, identical specimens are made from the material under study in the form of a body of revolution, each specimen is loaded with static compression, after which a pair is formed for fatigue testing samples, turning one of the samples by 180°, carry out cyclic loading of the pair according to the "axial compression" scheme until the destruction of one of the samples, according to the coordinate of the formation of a fatigue crack determine the critical value of plastic deformation.
Технический результат также достигается тем, что усталостные испытания проводят при знакопостоянном отрицательном отнулевом цикле напряжений.The technical result is also achieved by the fact that fatigue tests are carried out with a constant sign negative zero stress cycle.
Технический результат также достигается тем, что усталостные испытания проводят при знакопостоянном отрицательном цикле напряжений предварительно заданным коэффициентом асимметрии.The technical result is also achieved by the fact that fatigue tests are carried out with a constant sign negative stress cycle with a predetermined asymmetry factor.
Технический результат также достигается тем, что образующую тела вращения рабочей части образца подбирают так, что при повороте одного из образцов на 180° суммарная площадь поперечного сечения пары образцов постоянна по всей длине рабочей части, постоянство площади поперечного сечения пары образцов по длине рабочей части обеспечивает постоянство нормальных напряжений по длине рабочей части при усталостных испытаниях пары по схеме «осевое сжатие».The technical result is also achieved by the fact that the generatrix of the body of rotation of the working part of the sample is selected so that when one of the samples is rotated by 180°, the total cross-sectional area of a pair of samples is constant along the entire length of the working part, the constancy of the cross-sectional area of a pair of samples along the length of the working part ensures constancy normal stresses along the length of the working part during fatigue testing of a pair according to the “axial compression” scheme.
Изобретение поясняется следующим фигурами:The invention is illustrated by the following figures:
На фигуре 1 представлены образцы для испытаний по предлагаемому способу. The figure 1 shows the samples for testing by the proposed method.
На фигуре 2 представлено приспособление для контроля величины пластической деформации.The figure 2 shows a device for controlling the amount of plastic deformation.
На фигуре 3 представлено фото приспособления для контроля величины пластической деформации в сборе.The figure 3 shows a photo of the assembly for controlling the amount of plastic deformation.
На фигуре 4 приведена разновидность реализуемых при усталостном нагружении циклов напряжений и соответствующих им коэффициентов асимметрии для случая The figure 4 shows a variety of stress cycles implemented under fatigue loading and the asymmetry coefficients corresponding to them for the case
На фигуре 5 приведена разновидность реализуемых при усталостном нагружении циклов напряжений и соответствующих им коэффициентов асимметрии для случая The figure 5 shows a variety of stress cycles implemented under fatigue loading and the asymmetry coefficients corresponding to them for the case
На фигуре 6 приведена схема определения по координате образования усталостной трещины значения неблагоприятной величины остаточной деформации.The figure 6 shows the scheme for determining the coordinate of the formation of a fatigue crack values of unfavorable residual deformation.
На фигуре 7 представлена конфигурация исполнения усталостного нагружения по схеме «осевое сжатие».The figure 7 shows the configuration of the execution of fatigue loading according to the "axial compression" scheme.
На фигуре 8 представлено фото пары образцов в процессе усталостных испытаний на динамической сервогидравлической машине.The figure 8 shows a photo of a pair of samples in the process of fatigue testing on a dynamic servo-hydraulic machine.
На фигуре 9 представлены фото образца с образовавшейся в характерной зоне трещиной усталости, иллюстрирующие изменение размеров раскрытия трещины в процессе полуцикла сжатия.Figure 9 shows a photo of a sample with a fatigue crack formed in a characteristic zone, illustrating the change in the size of the crack opening during the compression half cycle.
На фигуре 10 представлен вид ответных частей излома образца после вскрытия усталостной трещины, образовавшейся в условиях периодического сжатия.The figure 10 shows a view of the response parts of the fracture of the sample after the opening of a fatigue crack formed under conditions of periodic compression.
На фигуре 11 приведен график зависимости ограниченного предела выносливости от предварительной пластической деформации.The figure 11 shows a graph of the dependence of the limited endurance limit on the preliminary plastic deformation.
Предложенный способ определения влияния предварительного пластического деформирования на сопротивление усталости материала детали осуществляется следующим образом.The proposed method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the part material is carried out as follows.
Из металлического материала изготавливают представляющие из себя тело вращения одинаковые образцы, состоящие из захватной 1, переходной 2 и рабочей частей 3 (фиг.1). Образующая тела вращения рабочей части представляет из себя функцию обеспечивающую постоянство суммарной площади поперечных сечений по всей длине рабочих частей пары образцов при повороте одного из образцов на 180° относительно другого, как это показано на фиг.1.Metal material is made representing the body of rotation of the same samples, consisting of gripping 1,
То есть в пределах рабочей части образцов выполняется условиеThat is, within the working part of the samples, the condition
значит Means
где - площади поперечных сечений рабочих частей верхнего и нижнего образца на расстоянии х от начала выбранной системы координат,Where - cross-sectional areas of the working parts of the upper and lower sample at a distance x from the origin of the selected coordinate system,
- функции образующих тела вращения рабочей части верхнего и нижнего образца. - functions of the body of rotation generatrices of the working part of the upper and lower sample.
- радиус тела вращения, образующая которого представляет собой функцию на расстоянии Одновременно с этим - радиус тела вращения, образующая которого представляет собой функцию на расстоянии is the radius of the body of revolution, the generatrix of which is a function on distance Simultaneously is the radius of the body of revolution, the generatrix of which is a function on distance
Каждый образец предварительно нагружают статическим осевым сжатием до образования переменной (изменяющейся) по длине рабочей части 3 пластической деформации. Максимальную величину деформации задают в сечении с минимальной площадью поперечного сечения. Контроль величины поперечной деформации осуществляют специальным приспособлением (фиг.2). Приспособление состоит из неподвижной траверсы 4, подвижной траверсы 5, центрирующих опор 6 и 7, магнитного штатива 8 и плоского прямоугольного остроконечного индикаторного щупа 9, который фиксирует индикатором часового типа 10 изменение радиуса образца 11 в минимальном сечении. Фото приспособления в сборе представлено на фигуре 3.Each sample is preloaded with static axial compression until a variable (changing) plastic deformation along the length of the working
После предварительного пластического сжатия для усталостных испытаний формируют пару образцов, переворачивая один из образцов на 180°, проводят циклическое нагружение пары по схеме «осевое сжатие» при знакопостоянном отрицательном отнулевом цикле напряжений или знакопостоянном отрицательном цикле напряжений с предварительно заданным коэффициентом асимметрии. Разновидности реализуемых при усталостном нагружении циклов напряжений и соответствующих им коэффициентов асимметрии представлены на Фиг. 4 и 5, где - напряжение цикла, R - коэффициент асимметрии цикла, определяемый как отношение минимального напряжения цикла к максимальному напряжению цикла amax, - среднее напряжение цикла, - амплитуда напряжений цикла.After preliminary plastic compression for fatigue testing, a pair of specimens is formed by turning one of the specimens by 180°, the pair is cyclically loaded according to the "axial compression" scheme with a constant sign negative zero stress cycle or a constant sign negative stress cycle with a predetermined asymmetry coefficient. Varieties of stress cycles realized under fatigue loading and the asymmetry coefficients corresponding to them are shown in Fig. 4 and 5, where - cycle stress, R - cycle asymmetry coefficient, defined as the ratio of the minimum cycle stress to the maximum cycle stress a max , - average stress of the cycle, - cycle stress amplitude.
По координате образования усталостной трещины определяют критическую величину пластической деформации (Фиг. 6). Благодаря специальной форме образца при циклическом осевом сжатии пары образцов эпюра распределения минимальных напряжений цикла по длине рабочей части (18) имеет вид постоянной. Поэтому все поперечные сечения рабочей части (19) подвержены воздействию одинаковых нормальных циклических напряжений и усталостное разрушение происходит в том сечении, где предварительная пластическая деформация вызвала наибольшее снижение характеристик сопротивления усталости материала. Установив координату согласно эпюры распределения предварительных пластических деформаций сжатием по длине рабочей части (20) определяют неблагоприятную величину остаточной деформации приводящую кAccording to the fatigue crack formation coordinate determine the critical value of plastic deformation (Fig. 6). Due to the special shape of the sample during cyclic axial compression of a pair of samples, the diagram of the distribution of the minimum stresses of the cycle along the length of the working part (18) has the form of a constant. Therefore, all cross sections of the working part (19) are subject to the same normal cyclic stresses and fatigue failure occurs in the section where the preliminary plastic deformation caused the greatest decrease in the fatigue resistance characteristics of the material. By setting the coordinate according to the distribution diagram of preliminary plastic deformations by compression along the length of the working part (20), an unfavorable value of residual deformation is determined leading to
наибольшему снижению предела выносливости в заданном исследуемом интервале предварительных пластических деформаций от 0 до (21).the greatest decrease in endurance limit in the given investigated interval of preliminary plastic deformations from 0 to (21).
Приведем пример осуществления способа для определения влияния предварительного пластичного деформирования на сопротивление усталости металлического авиационного материала детали круглого поперечного сечения из легированной конструкционной стали 30ХГСА (разработка ВИАМа, авторы Акимов Г.В. и Сидорин И.И.)Let us give an example of the implementation of the method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of a metallic aviation material of a part of a circular cross-section made of alloyed structural steel 30KhGSA (development of VIAM, authors Akimov G.V. and Sidorin I.I.)
Требования к эксперименту: схема усталостного нагружения - осевое сжатие, цикл нагружения - ассиметричный, коэффициент асимметрии цикла-положительный.Requirements for the experiment: fatigue loading scheme - axial compression, loading cycle - asymmetric, cycle asymmetry coefficient - positive.
Способ реализован по предложенному изобретению. Экспериментальную работу проводили на образцах, выточенных из прутков стали ЗОХГСА, широко применяемой в авиастроении для изготовления осей, валов, фланцев и др.The method is implemented according to the proposed invention. Experimental work was carried out on samples machined from bars of ZOHGSA steel, which is widely used in the aircraft industry for the manufacture of axles, shafts, flanges, etc.
Ниже представлены результаты изучения влияния остаточной деформации сжатием на сопротивление усталости хромансиля.Below are the results of studying the effect of compression set on the fatigue resistance of chromansil.
Испытания проводились на универсальной сервогидравлической динамической испытательной машине Walter+bai LFV-250-HH при знакопостоянном отрицательном цикле нагружения с частотой нагружения 15 Гц, коэффициент асимметрии цикла R=10.The tests were carried out on a universal servo-hydraulic dynamic testing machine Walter+bai LFV-250-HH with a constant sign negative loading cycle with a loading frequency of 15 Hz, cycle asymmetry coefficient R=10.
Конфигурация исполнения усталостного нагружения по схеме «осевое сжатие» представлена на фигуре 7, где 12 - силопередающее устройство, 13 - образцы, 14 - график изменения внешней силы Р от времени t, The configuration of the execution of fatigue loading according to the "axial compression" scheme is shown in figure 7, where 12 is a force-transmitting device, 13 are samples, 14 is a graph of changes in external force P from time t,
Осевое сжатие - это такой вид деформации, при котором внешняя нагрузка действует вдоль оси стержня. Образцы изготавливали путем токарной обработки так, чтобы при повороте одного из образцов на 180° суммарная площадь поперечного сечения пары образцов была постоянна по всей длине рабочей части и составляла 596 мм2. Минимальный диаметр рабочей части составлял 14 мм, максимальный диаметр составлял 20 мм. Длина рабочей части составляла 51 мм. Площадь поперечного сечения каждого образца менялась от 196 мм2 до 400 мм2. Определялось влияние остаточной деформации на сопротивление усталости в значениях деформации от 0 до 1,1%. Для испытаний потребовалось 42 образца. Образцы с переменной по длине рабочей части площадью поперечного сечения по одному нагружали осевым сжатием до образования переменной по длине пластической деформации с максимальным значением 1,1%, достигаемом в наименьшем поперечном сечении.Axial compression is a type of deformation in which an external load acts along the axis of the rod. The samples were made by turning so that when one of the samples was rotated by 180°, the total cross-sectional area of a pair of samples was constant along the entire length of the working part and amounted to 596 mm 2 . The minimum diameter of the working part was 14 mm, the maximum diameter was 20 mm. The length of the working part was 51 mm. The cross-sectional area of each sample varied from 196 mm 2 to 400 mm 2 . The influence of permanent deformation on fatigue resistance was determined in strain values from 0 to 1.1%. 42 samples were required for testing. Samples with a cross-sectional area variable along the length of the working part were loaded one by one with axial compression until a plastic deformation variable along the length was formed with a maximum value of 1.1%, achieved in the smallest cross section.
Затем образцы попарно подвергались циклическому нагружению по схеме «осевое сжатие». Фото пары образцов в процессе усталостных испытаний на динамической сервогидравлической машине представлено на Фиг. 8. Обследование расположения зон разрушения образцов показало, что усталостные трещины образовывались в местах рабочей части с остаточной деформацией 1,1%. Характерная зона появления усталостной трещины представлена на Фиг. 9. Там же представлены фото, иллюстрирующие изменение размеров раскрытия трещины в процессе полуцикла сжатия, где 15 соответствует 16 соответствует 17 соответствует Then the samples were subjected in pairs to cyclic loading according to the “axial compression” scheme. A photo of a pair of samples during fatigue testing on a dynamic servo-hydraulic machine is shown in Fig. 8. Examination of the location of the destruction zones of the samples showed that fatigue cracks were formed in the places of the working part with a residual deformation of 1.1%. A typical fatigue crack initiation zone is shown in Fig. 9. There are also photos illustrating the change in the size of the crack opening during the compression half cycle, where 15 corresponds to 16
Усталостный характер разрушения подтверждается видом ответных частей излома образца после вскрытия трещины, образовавшейся в условиях периодического сжатия (Фиг. 10).The fatigue nature of the fracture is confirmed by the appearance of the response parts of the fracture of the sample after opening the crack formed under conditions of periodic compression (Fig. 10).
Анализ результатов усталостных испытаний показал, что снижения сопротивления усталости в диапазоне остаточной деформации от 0 до 1,1% не имеется. Циклическая долговечность, соответствующая 50% вероятности неразрушения, при МПа увеличилась с 4196248 циклов нагружения до 7072259 циклов, то есть на 68%. Рассчитанная для этой же вероятности неразрушения величина ограниченного предела выносливости возросла с 636 до 664 МПа т.е. на 4%. По результатам испытаний построен график зависимости от предварительной пластической деформации представленный на фиг.11, где - максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее заданной циклической долговечности N=107 циклов.Analysis of the results of fatigue tests showed that there is no reduction in fatigue resistance in the range of permanent deformation from 0 to 1.1%. Cyclic durability corresponding to 50% probability of non-destruction, at MPa increased from 4196248 loading cycles to 7072259 cycles, i.e. by 68%. The value of the limited endurance limit calculated for the same probability of non-destruction increased from 636 to 664 MPa i.e. by 4%. Based on the test results, a dependency graph was built from preliminary plastic deformation shown in Fig.11, where - the maximum absolute value of the stress cycle, corresponding to a given cyclic durability N=10 7 cycles.
Преимуществом предлагаемого способа является то, что он позволяет определить поведение усталостных характеристик металлического материала при периодическом осевом сжатии во всей области, непрерывно возрастающих значений деформации в интервале от 0 до 1,1%. Способ позволяет достоверно сделать вывод, что во всем интервале деформаций от 0 до 1,1% неблагоприятные для сопротивления усталости степени пластической деформации сжатием отсутствуют.The advantage of the proposed method is that it allows you to determine the behavior of the fatigue characteristics of a metallic material under periodic axial compression in the entire region, continuously increasing strain values in the range from 0 to 1.1%. The method allows to reliably conclude that in the entire range of deformations from 0 to 1.1%, degrees of plastic deformation by compression that are unfavorable for fatigue resistance are absent.
Появилось знание - небольшие степени пластических деформаций сжатием положительно влияют на усталостные свойства получаемых изделий. Это позволяет прогнозировать ресурс элементов конструкции, значительно снижая количество испытываемых образцов.There was a knowledge - small degrees of plastic deformation by compression have a positive effect on the fatigue properties of the resulting products. This makes it possible to predict the resource of structural elements, significantly reducing the number of tested samples.
Таким образом, анализируя результаты испытаний, можно сделать выводы, что предложенный способ позволяет ускоренно повысить достоверность оценки качества и свойств металлических материалов с минимально возможной материало- и трудоемкостью.Thus, analyzing the test results, we can conclude that the proposed method allows you to quickly increase the reliability of assessing the quality and properties of metallic materials with the lowest possible material and labor input.
Результаты этих испытаний могут быть использованы при выборе технологических и эксплуатационных решений при разработке подвергающихся циклическому сжатию 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 subjected to cyclic compression, used in the aviation industry, mechanical engineering, shipbuilding and other industries.
Способ позволяет определять критические, с точки зрения усталости, уровни остаточных деформаций сжатием и прогнозировать влияние технологического процесса на предел выносливости получаемых изделий.The method makes it possible to determine the levels of residual compressive deformations that are critical, from the point of view of fatigue, and to predict the 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 металлических полуфабрикатов круглого поперечного сечения.The claimed method can be recommended for assessing the impact of technological heredity on the service life of products from metal semi-finished products of a round cross section.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792195C1 true RU2792195C1 (en) | 2023-03-20 |
Family
ID=
Citations (5)
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 |
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 |
CN202171553U (en) * | 2011-07-25 | 2012-03-21 | 西北工业大学 | Sample for testing performance parameters of pipes in complicated stress states |
CN102410957A (en) * | 2011-07-25 | 2012-04-11 | 西北工业大学 | Test sample and method for testing performance parameters of pipe under complex stress state |
RU2748457C1 (en) * | 2020-08-20 | 2021-05-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Method for determining endurance limit of sheet material |
Patent Citations (5)
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 |
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 |
CN202171553U (en) * | 2011-07-25 | 2012-03-21 | 西北工业大学 | Sample for testing performance parameters of pipes in complicated stress states |
CN102410957A (en) * | 2011-07-25 | 2012-04-11 | 西北工业大学 | Test sample and method for testing performance parameters of pipe under complex stress state |
RU2748457C1 (en) * | 2020-08-20 | 2021-05-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Method for determining endurance limit of sheet material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Apetre et al. | Probabilistic model of mean stress effects in strain-life fatigue | |
RU2792195C1 (en) | Method for determining the effect of preliminary plastic deformation on the fatigue resistance of the material | |
RU2748457C1 (en) | Method for determining endurance limit of sheet material | |
Aliakbari | The investigation of modelling material behavior in autofrettaged tubes made from aluminium alloys | |
RU2298164C2 (en) | Method of determining durability of sheet material | |
JP6780575B2 (en) | Fatigue limit prediction methods and computer programs | |
Kühne et al. | Fatigue analysis of rolled components considering transient cyclic material behaviour and residual stresses | |
Bader et al. | Effect of stress ratio and v notch shape on fatigue life in steel beam | |
RU2662251C1 (en) | Method of the ceramics strength evaluation in stretching | |
Bader et al. | Effect of V notch shape on fatigue life in steel beam made of AISI 1037 | |
RU2553829C1 (en) | Method of metal mechanical testing | |
RU2696934C1 (en) | Method of determining tensile strength of ceramics in axial tension | |
RU2700328C2 (en) | Method for determining the limit of endurance of material in bending | |
RU2308009C1 (en) | Method of measuring residual stress in articles made of ferromagnetic materials | |
Purnowidodo et al. | The crack growth behavior after overloading on rotating bending fatigue | |
Agenbag et al. | Fatigue Life Testing of Locally Additive Manufactured AlSilOMg Test Specimens | |
Byrne et al. | Influence of sub-surface defects on low-cycle fatigue life in a gas turbine disc alloy at elevated temperature | |
Gdoutos et al. | Fatigue and Environment-Assisted Testing | |
RU2734276C1 (en) | Disk sample for evaluation of structural strength of material | |
RU2750683C1 (en) | Method for determining mechanical characteristics of high-energy materials | |
RU2765340C1 (en) | Method for determining the endurance limit of the material of a cylindrical part under torsion | |
RU2312321C2 (en) | Method of determining fatigue limit of parts | |
Frost et al. | The fatigue strength of specimens containing cracks | |
RU2344407C1 (en) | Method of testing biaxial stretching of sheet material | |
RU115480U1 (en) | SAMPLE FOR TESTING METAL OF PIPES AT BIAXIAL VOLTAGE STATE |