SU1052925A1

SU1052925A1 - Versions of specimen for fatigue resistance testing of material

Info

Publication number: SU1052925A1
Application number: SU823441462A
Authority: SU
Inventors: Елена Игоревна Мамаева; Виктор Иванович Артемьев; Григорий Зиновьевич Зайцев; Павел Иванович Кудрявцев
Original assignee: Научно-производственное объединение по технологии машиностроения ЦНИИТМАШ
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1983-11-07

Abstract

1. Образец дл испытайи материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержн со ступенчатой рабочей частью , содержадей на каждой ступени концентратор напр жений в виде кольцевой выточки, отличающийс тем, что, с целью сокращени трудоемкости испытани при изгибе и экономии материала за счет получени данных о сопротивлении усталости при исгмтании меньшего количества образцов , геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напр жений выбраны из услови сЗ;р const при DI/c3i 1,5, где d и р - внутренний диаметр и радиус кольцевой выточки соответственно; D - диаметр -и ступени. 2. Образец дл испытани материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержн со ступенчатой рабочейJ частью содержащей на каждой ступени концентратор в виде кольцевой выточки, отличающийс тем, что, с целью сокращени трудоемкости испытани при раст жении и кручении и i (/) экономии материала за счет получени данных о сопротивлении усталости при испытании меныиего количества образ;цов , геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напр жений, выбраны из услови Д --f -consi при Х d 1.5, о -Ipi где К - коэффициент ( К 1 дл образца , испытуемого на раст жение, дл образца, испытуемого на кручение).1. A sample for testing fatigue resistance, made in the form of a cylindrical rod with a stepped working part, contains at each stage a stress concentrator in the form of an annular undercut, characterized in that, in order to reduce the labor intensity of the bending test and to save material by data on fatigue resistance during the shrinking of a smaller number of samples, the geometrical parameters of the cross sections of steps and stress concentrators were chosen from the condition s3; p const at DI / c3i 1,5, where d and p are the inner diameter and radius of the annular undercut, respectively; D - diameter and steps. 2. A sample for testing fatigue resistance, made in the form of a cylindrical rod with a stepped working part containing an annular undercut concentrator at each stage, characterized in that, in order to reduce the labor intensity of the test under tension and torsion and i (/) economy material by obtaining data on the fatigue resistance in testing a number of samples; the geometrical parameters of the cross sections of the steps and stress concentrators were chosen from the condition D - f –consi at X d 1.5, -Ipi where K is a coefficient (K 1 for a sample tested for stretching, for a sample tested for torsion).

Description

- 1- one

Изобретение относ гс к исследовнию прочностных свойств материала, именно к образцам дл испытани материала на усталостную прочность.The invention relates to the investigation of the strength properties of a material, specifically to specimens for testing material for fatigue strength.

Известен образец дл испытани материала на сопротивление усталости , содержащий две захватные масти и рабочую часть, на которой нанесен надрез l .A known sample for testing fatigue resistance material, comprising two gripping suits and a working part, on which an incision is made l.

Недостатком извеотного образца вл етс мала информативность испытани материала на сопротивление усталости, поскольку нагружение осуществл ют при одной амплитуде напр жений .The disadvantage of the known sample is that the information content of the test for fatigue resistance is low, since the loading is carried out with one amplitude of stresses.

Наиболее близким к пpeдлaгae юмy по технической сущности и достигаемому эффекту влчетс образец дл испытани материала на сопротивление усталости, выполненный в виде цилиндрического стержн со ступенчатой частью, содержащей на каждой ступени концентратор напр жений в зиде кольцевой выточки,The closest to the technical essence and the effect achieved is a sample for testing fatigue resistance made in the form of a cylindrical rod with a stepped part containing a stress hub in each zide of an annular undercut,

S образце при нагружении внешним усилием возникают различные напр жени в различных сечени х, и это Нозвол ет одновременно испытывать исследуемой материал при различных уровн х напр жений и различных геометрических параметрах концентраторов напр жений 2j .When a sample is loaded with an external force, different stresses arise in different sections, and this allows testing the material under investigation at the same time at different stress levels and different geometric parameters of stress concentrators 2j.

Недостатком такого образца вл етс больша трудоемкость и большие затраты материала при получении данных о сопротивлении усталости. Это св зано с тем, что информаци о сопротивлении усталости материала на различных ступен х образца может быт несопоставимой вследствие несоблюдени услови посто нства критери подоби усталостного разрушени . Дл получени достоверных результатов испытани .необходимо увеличивать число образцов.The disadvantage of this sample is the great laboriousness and high costs of the material in obtaining data on fatigue resistance. This is due to the fact that information on the fatigue resistance of a material at different stages of a sample can be incomparable due to the non-observance of the condition of constancy of the similarity criterion of fatigue failure. To obtain reliable test results, the number of samples must be increased.

Цели изобретени - сокращение трудоемкости испытани , экономи материала за смет получени данных о сопротивлении усталости при испытании меньшего количества образцов.The objectives of the invention are to reduce the laboriousness of the test, saving the material for estimates of obtaining data on fatigue resistance when testing a smaller number of samples.

Поставленна цель достигаетс тем что при испытании на изгиб, в образце дл испытани материала на сопротивление усталости, исполненном в виде цилиндрического стержн со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой ступени концентратор напр жений в виде кольцевой выточки и The goal is achieved by the fact that, in a bending test, in a sample for material testing for fatigue resistance, it is made in the form of a cylindrical rod with a stepped working part containing at each step a stress concentrator in the form of an annular undercut and

52925 предназначенном дл испытани при из гибе, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напр жений выбраны из услови 5 1 р const при Т); /d, 1,5j где d и p,i - внутренний диаметр и радиус ко/1ьцевой выточки COOT вет ст ве н но; диаметр -и ступени, to По второму варианту указанна цель достигаетс тем, что, при испытании на раст жение и кручение, в образце дл испытани материала на сопротивление усталости, выполненном в 15 виде цилиндрического стержн со ступенчатой рабочей частью, содержащей на каждой стулени концентратор напр жений а виде кольцевой выточки и предназначенном длв испытани при 20 раст жении и кручении, геометрические параметры поперечных сечений ступеней и концентраторов напр жений выбраны из услови 52925 intended for testing with bending, the geometrical parameters of the cross sections of the steps and the stress concentrators were chosen from the condition 5 1 p const at T); / d, 1.5j where d and p, i are the inner diameter and radius of the co / 1-face groove of the COOT branch; diameter - and steps, to. According to the second variant, the specified goal is achieved by the fact that, when tested for tensile and torsion, in the sample for testing material for fatigue resistance, made in the 15th form of a cylindrical rod with a stepped working part containing for each stool a concentrator ring-shaped undercut and intended for testing under 20 tensile and torsion, the geometrical parameters of the cross sections of the steps and stress concentrators are chosen from

25 const при Di /о; 1,5, i Р25 const with Di / o; 1.5, i P

где . - коэффициент( 1 дл обра..ца на раст жение, 2 дл образца на кручение). На чертеже изображен образец дл where - coefficient (1 for an extension, 2 for a sample for torsion). The drawing shows a sample for

испытани материала на сопротивлен4 е.material testing for resistance

усталости.fatigue.

Образец выполнен в виде цилиндрического стержн с захватными участKa w 1 и 2 со ступенчатой рабочей мастью. На каждой i-и ступени 3 рабочей части выполнен концентратор напр жений в виде кольцевой выточки k радиусом р . Диаметр 1 i-и ступени 3 и внутренний диаметр d кольцевой выточки удовлетвор ют соотношению D,7o,,5.The sample is made in the form of a cylindrical rod with gripping sections Ka w 1 and 2 with a stepped working suit. At each i-th stage 3 of the working part, a stress concentrator is made in the form of an annular undercut k with radius p. The diameter 1 of the ith stage 3 and the inner diameter d of the annular undercut satisfy the relation D, 7o ,, 5.

В том случае, когда образец предназначен испытани , материала на српротивление усталости при изгибе, при нанесении концентраторов их выполн ют таким образом, чтобы удовлетвор лось дл всех ступений условие d, р, const .In the case when the sample is intended to be tested, the material is designed to resist bending fatigue; when concentrators are applied, they are performed in such a way that condition d, p, const is satisfied for all steps.

Это позвол ет выполнить при нагружении образца изгибом условие посто нства критери L/G подоби усталостного разрушени около каждого концентратора ступеней (здесь L- периметр области рабочего сечени образца , прилегащей к зоне повышенной напр женности} G - относительный градиент главного напр жени б в зоне концентратора). 3 . В том случае, когда образец преднаЬначен дл исгытани материала на сопротивление усталости при раст жении- сжатии или кручении, при нанесении концентраторов их выполн ют таким образом, чтобы удовлетвор лось дл всех ступеней условие. 11 i di -.р , -j-- const. Это позвол ем; выполнить при иагружении образца раст жением-сжатием или кручением условие посто нства критери L/G. Испытйние образца дл определени сопротивлени усталости осуществл ют следующим образом. Образец дл испытани на изгиб Загружают циклически в услови х чис того или поперечного изгиба в одной плоскости или при его вращении. При этом регистрируют нагрузку, число циклов нагружени и параметры трещи нообразовани - в зонах концентраторов напр жений. По полученным данным стро т кривую усталости материала .и по ней оценивают сопротивление усталости при изгибе. Образец дл исгытани на раст жение-сжатие нагружают циклически в направлении его продольной оси, регистрируют параметры испытани , ука занные выше, стро т соответствующую кривую усталости и по ней оценивают сопротивление усталости при раст жении-сжатии . 5 Образец дл испытани на кручение нагружают циклически крут щим моментом и по результатам испытани оценивают усталостную прочность материала при кручении. При соблюдении указанных соотношений результаты циклических испытав НИИ при различных типах нагрузок могут быть представлены одной кри.вой усталости материала, так как при этом выполн етс условие посто нства критери подоби усталостного разрушени . При усталостных испытани х на цилиндрический образец быть нанесены надрезы не только в виде кольцевой выточ1в1, но и другой формы . В этом случае соотношение между геометрическими параметрами поперечных сечений и концентраторов напр жений выбирают из услови L/G«const. При усталостных испытани х плоских образцов соотношение между геометрическими параметрами поперечных сечений ступеней и концентраторов напр жений (в виде сквозного отверсти , бокового надреза и др.) также выбирают услови L/C const. Использование предлагаемого образца позвол ет сократить трудоемкость испытани и обеспечивает экономию материала дл образцов за счет получени при испытании сопоставимых данных об усталостной прочности исследуемого материала.This allows the condition of the L / G criterion to be similar to fatigue failure near each step concentrator when the sample is loaded with a bend (here L is the perimeter of the working section of the sample adjacent to the increased stress zone} G is the relative gradient of the main stress b in the zone of the hub ). 3 In the case when the sample is designed to test the material for fatigue resistance under tension-compression or torsion, when the concentrators are applied, they are performed in such a way that the condition is satisfied for all steps. 11 i di -.r, -j-- const. This will allow; if the sample is loaded by stretch-compression or torsion, perform the condition of constancy of the L / G criterion. A test sample for determining fatigue resistance is carried out as follows. Bend Test Sample Load cyclically under numerical or transverse bending in one plane or as it rotates. In this case, the load, the number of loading cycles and the cracking parameters are recorded in the zones of stress concentrators. According to the obtained data, the material fatigue curve is constructed. And it is used to estimate the flexural fatigue resistance. The sample for tensile-compression testing is cyclically loaded in the direction of its longitudinal axis, the test parameters indicated above are recorded, an appropriate fatigue curve is plotted, and the tensile-compression fatigue resistance is evaluated. 5 The sample for the torsion test is loaded with a cyclically twisting moment and the fatigue strength of the material in torsion is estimated from the test results. If these ratios are observed, the results of cyclic testing of scientific research institutes under various types of loads can be represented by one curve of material fatigue, since this satisfies the condition of the constancy of the similarity criterion of fatigue failure. In case of fatigue tests, cuts should be made on the cylindrical sample not only in the form of an annular hole, but also in a different shape. In this case, the ratio between the geometric parameters of the cross sections and stress concentrators is chosen from the condition L / G "const. For fatigue tests of flat samples, the ratio between the geometric parameters of the cross sections of the steps and stress concentrators (in the form of a through hole, a lateral notch, etc.) also selects L / C const conditions. The use of the proposed sample makes it possible to reduce the laboriousness of the test and provides material savings for the samples by obtaining, when testing, comparable data on the fatigue strength of the material under investigation.

Claims

1 · A sample for testing the material for fatigue resistance, made in the form of a cylindrical rod with a stepped working part, containing at each stage a stress concentrator in the form of an annular groove, characterized in that, in order to reduce the complexity of the test during bending and save material by obtaining data on fatigue resistance when testing a smaller number of samples, the geometric parameters of the cross sections of steps and stress concentrators are selected from the condition const at T), / d,> 1.5, where and p; - the inner diameter and radius of the annular undercut, respectively;

Di is the diameter of the <th step.

2. A sample for testing the material for fatigue resistance, made in the form of a cylindrical rod with a stepped working / part, containing at each stage a hub in the form of an annular recess, characterized in that, in order to reduce the complexity of testing under tension and torsion and save material for by obtaining data on fatigue resistance when testing a smaller number of samples, the geometric parameters of the cross sections of the steps and stress concentrators are selected from the condition, 2 · p;

= const at where K is the coefficient (K = 1 for the specimen tested for tension, K = 2 for the specimen tested for torsion).