SU1167479A1

SU1167479A1 - Method of determining thermal strength of brittle materials

Info

Publication number: SU1167479A1
Application number: SU833561039A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Зеленин; Игорь Евгеньевич Константинов; Сергей Григорьевич Михеенко
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1983-03-03
Filing date: 1983-03-03
Publication date: 1985-07-15

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОПРОЧНОСТИ ХРЛ1КИХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийс .в том, что нагревают образец посто нным осесимметричным тепловым потоком до его разрушени и определ ют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, о тличающийс тем, что, с целью упрощени способа, измер ют р1азмеры осколков образца, определ ют моду их массового распределени , а критерий тбрмопрочности ж рассчитывают по формуле . (С - .2.4где d - мода массового распределени осколков по размерам; Я, плотность теплового потока; , - дл образца в виде сфеКф (Л ры; 1,0 дл образца в е цилиндра или пластины.METHOD FOR DETERMINING THE THERMAL STRENGTH OF HRL1 MATERIALS, which consists in heating the sample with a constant axisymmetric heat flux until its destruction and determining the heat flux density the fragments of the sample, determine the mode of their mass distribution, and the criterion of tensile strength and calculated by the formula. (C - .2.4 where d is the mode of mass distribution of fragments by size; I, heat flux density; - for a specimen in the form of a SpKf (L ry; 1.0 for a specimen in e of a cylinder or plate.

Description

о: about:

4 four

СО Изобретение относитс к испытательной технике, в частности к способам определени термопрочности хрупких материалов. Известен способ определени термопрочности хрупких материалов, заключающийс в том, что нагревают образец до заданной температуры, создают в нем градиент температуры , вызывающий разрушение образца, определ ют врем от момента начала создани градиента температур до момента разрушени образца и разрушающие напр жени , по которым рассчитывают критерий, характеризующий термопрочность материала образца Cl 7Недостатком этого способа вл етс его сложность обусловленна тем, что градиент температуры создают путем постепенного удалени с торцов образца йредварительно нанесенной теплоизол ции, а дл опр делени разрушающих напр жений необ ходимо проводить построение тарироночной кривой зависимости градиента температуры от ширины зоны теплоизо л ции на торцах образца и температу ры испытаний. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс , способ определени термопрочности хрупких материалов, заключающийс в том, чт нагревают образец посто нным осесим метричным тепловым потоком до его разрушени и определ ют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочност Дл этого определ ют предел проч , ности материала по формуле ,119otE , (1) где оС - коэффициент линейного расширени ; Е - модуль упругости; q, - плотность теплового потока Л - коэффициент теплопроводности j Р - радиус цилиндрического образца . После этого определ ют критерий тер мопрочности по формуле . iMM , ,„ где jU - коэффициент Пуассона 2 J. Недостатком известного способа вл етс его сложность, обусловленна необходимостью проведени дополнительных измерений величин, характеризуюлщх физико-механические свойства материала образца, а именно коэффициентов теплопроводности, линейного расширени и модул упругости . Цель изобретени - упрощение способа . Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу определени термопрочности хрупких материалов, заключающемус в том, что нагревают образец посто нньм осесимметрич ным тепловым потоком до его разрушени и определ ют плотность теплового потока, с учетом которой рассчитывают критерий термопрочности, измер ют размеры осколков образца, определ ют моду их массового распределени , а критерий термопрочности рассчитывают по формуле где d мода массового распределени осколков по размерам-, - плотность теплового потока j -Г 2. Кж 1|дл образца в виде сферы. Ф 1,0 дл образца в виде I цилиндра или пластины. Экспериментально установлено, что точность определени критери термопрочности по формуле (3) не ниже точности определени критери термопрочности по формуле (2). Способ осуществл етс следующим образом. Образед, например керамический цилиндр, помещают в державку и подвергают нагреву тепловым потоком от источника, например плазмотрона. При этом определ ют плотность теплового потока, например, с помощью калориметра. После разрушени образца собирают осколки, измер ют их размеры любьм известным методом дисперсного анализа и определ ют моду их массового распределени . Критерий термопрочности X. материала рассчитывают по формуле CO The invention relates to a testing technique, in particular, to methods for determining the thermal strength of brittle materials. A known method for determining the thermal strength of brittle materials is that the sample is heated to a predetermined temperature, a temperature gradient is created in it that causes the sample to fail, the time from the beginning of the temperature gradient to the time of the sample destruction and the breaking stress are calculated, and the criterion is calculated characterizing the thermal strength of the sample material Cl 7 The disadvantage of this method is its complexity due to the fact that the temperature gradient is created by gradually removing ends of the sample yredvaritelno applied thermal insulation, and for dividing the ODA depleting voltages go optionally carry construction tarironochnoy temperature gradient curve depending on the band width thermal insulat l tion at the ends of the test sample and evap ry. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is the method for determining the thermal strength of brittle materials, which consists in heating a sample with a constant suspension of a metric heat flux until it breaks and the heat flux density is calculated, taking into account the thermal resistance criterion. determine the strength of the material according to the formula, 119otE, (1) where oC is the linear expansion coefficient; E is the modulus of elasticity; q, - heat flux density Л - thermal conductivity coefficient j P - radius of a cylindrical sample. After that, the thermal strength criterion is determined by the formula. iMM,, „where jU - Poisson's ratio 2 J. A disadvantage of this method is its complexity, due to the need to make additional measurements of the values characterizing the physicomechanical properties of the sample material, namely the coefficients of thermal conductivity, linear expansion and elastic modulus. The purpose of the invention is to simplify the method. This goal is achieved in that, according to the method for determining the thermal strength of brittle materials, which consists in heating a sample with a constant axisymmetric heat flux until its destruction and determining the heat flux density, taking into account the thermal strength criterion, the dimensions of the sample fragments are measured, are the mode of their mass distribution, and the criterion of thermal strength is calculated according to the formula where d is the mode of mass distribution of the fragments by size, is the heat flux density j = Γ2. WCA as a sphere. F 1.0 dL sample in the form of a cylinder or a plate. It was experimentally established that the accuracy of determining the criteria for thermal strength by formula (3) is not lower than the accuracy of determining the criteria for thermal strength by formula (2). The method is carried out as follows. A specimen, for example a ceramic cylinder, is placed in a holder and subjected to heat by a heat flow from a source, for example a plasma torch. The density of the heat flow is then determined, for example, using a calorimeter. After the sample has been destroyed, fragments are collected, their sizes are measured using any known method of dispersion analysis and the mode of their mass distribution is determined. The criterion of thermal strength X. material is calculated by the formula

где ol - мода массового распредеm лени осколков по размерамwhere ol is the mode of mass distribution of laziness of fragments in size

Я плотность теплового потока;I am the heat flow density;

Aкоэффициент формы образца, который соответственно равен дл сферы |j дл цилиндра или пластины 1,0. Поскольку дл испытуемого материала из справочных данных известно оптимальное значение критери термопрочности , превышение которого свидетельствует о том, что материал вл етс хрупким, то, сравнива полученное значение критери термопрочности с оптимальным, определ ют соответствует ли испытуемый материал заданным термомеханическйм свойствам, т.е. вл етс он хрупким или нет.The coefficient of the sample shape, which is respectively equal to the sphere | j for a cylinder or plate is 1.0. Since the optimal value of the thermal resistance criterion is known for the test material from reference data, the excess of which indicates that the material is brittle, then comparing the obtained value of the thermal resistance criterion with the optimal one, it is determined whether the test material corresponds to the specified thermomechanical properties, i.e. is it fragile or not.

Пример. Керамический образец цилиндрической формы закрепл ют.в державку и подвергают нагреву один из его торцов при помощи высокотемпературного газового потока от электродугового плазмотрона. Измер ют плотность теплового потока, котора Example. A cylindrical ceramic sample is fixed to the holder and one of its ends is heated by a high-temperature gas stream from an electric arc plasma torch. Measure the density of the heat flux, which

составл ет 8-10 Вт/м2, Осколки после разрушени просеивают и взвешивают . Определ ют моду массового распределени осколков и рассчитывают критерий термопрочности х, . Полученное значение критери термопрочности сравнивают с оптимальным значением данного материала, известным по справочным данным.is 8-10 W / m2. The fragments are sieved and weighed after destruction. The mode of mass distribution of the fragments is determined and the thermal strength criterion x, is calculated. The obtained value of the thermal resistance criterion is compared with the optimal value of this material, known from reference data.

Анализ полученных результатов показывает , чтоAnalysis of the results shows that

т V Фt V F

-/,- /,

1,05+0,15 1.05 + 0.15

оптwholesale

2424

т.е. полученное значение критери термопрочности больше его оптимального значени .those. the obtained value of the thermal resistance criterion is greater than its optimal value.

tt

Таким образом установлено, что материал образца вл етс хрупким.Thus, the sample material is found to be brittle.

Изобретение позвол ет упростить процесс определени термопрочности за счет того, что не требуетс дополнительного определени физикомеханических характеристик материала образцов при расчете критери термопрочности.The invention allows to simplify the process of determining thermal strength due to the fact that no additional determination of the physicomechanical characteristics of the material of the specimens is required when calculating the thermal strength criterion.

Claims

METHOD FOR DETERMINING THERMAL STRENGTH OF FRAGILE MATERIALS, which consists in heating the sample with a constant axisymmetric heat flux until it breaks and determining the heat flux density, taking into account which the thermal strength criterion is calculated, which is characterized by the fact that, to simplify the method, measure the size of the fragments of the sample, determine the mode of their mass distribution, and the heat resistance criterion a, is calculated by the formula where dp, is the mode of mass distribution of fragments by size;

9, - thermal density in KF = current;

'2

- for a sample in the form of sphe1.0 for a sample in the form of a <cylinder or plate.

62 ^ 91 G 'TiS