SU1460605A1

SU1460605A1 - Method of determining the elasticity modulus of structural metal materials

Info

Publication number: SU1460605A1
Application number: SU874054230A
Authority: SU
Inventors: Павел Климентьевич Янышев
Original assignee: П.К.Янышев
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1989-02-23

Abstract

Изобретение относитс к способам определени механических свойств материалов, и может быть использовано дл определени модул упругости материала и его начальной деформации при испытании образцов. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей способа путем определени также и начальной деформации материала , вызванной составл к цими внутренних напр жений, что достигаетс обработкой Двух образцов из партии резанием на чистовом режиме, соэ- дагадем взаимно компенсирумцие дефекты структуры, при котором изменение соб- твенной частоты продольных колебаний после Ьбработки минимально, после нагружени первого образца на испытательной машине с одновременнь1м измерением его деформаций - стабилизирующим отжигом обоих образцов на режиме, при котором изменение собственной частоты после отжига максимально, сравнением температурного козффициен- та электросопротивлени второго образца с константой дл данного материала , повторением операций, выполненных над вторым образцом, над по- следукицими образцами до. получени образца с коэффициентом, равным конг станте, который принимают за эталон, измерением при трех температурах собственной частоты продольных колебаний первого образца до отжига и после отжига о собственной частоты образца , прин того за эталон, определением по тим данным дл температуры испытаний образцов на испытат тельной машине внутренних напр жений и по этим данным с учетом измеренного значени модул упругости - определением начальной деформации материала. Способ позвол ет более точно определ ть запас прочности материала деталей в реальных услови х их эксплуатации. (Л С елThe invention relates to methods for determining the mechanical properties of materials, and can be used to determine the elastic modulus of a material and its initial deformation when testing specimens. The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the method by determining also the initial deformation of the material caused by composites of internal stresses, which is achieved by processing two specimens from the batch by cutting in the finishing mode, compensating for structural defects in which the natural frequency longitudinal oscillations after treatment is minimal, after loading the first sample on a testing machine with simultaneous measurement of its deformations - stabilizing annealing wallpaper samples on mode, in which a change of natural frequency as possible after the annealing, the temperature comparing kozffitsien- that electrical resistance of the second sample with a constant for a given material, by repeating the operations performed on the second sample of the po- sledukitsimi samples before. obtaining a sample with a coefficient equal to constant, which is taken as the standard, by measuring at three temperatures the natural frequency of the longitudinal vibrations of the first sample before annealing and after annealing of the natural frequency of the sample taken as the standard, according to the test temperature of the samples machine internal stresses and from these data, taking into account the measured value of the modulus of elasticity - by determining the initial deformation of the material. The method makes it possible to more accurately determine the safety margin of the material of the parts under the actual conditions of their operation. (L S ate

Description

1one

Изобретение относитс к способам определени механических свойств материалов и может быть использовано дл определени модул упругости материала и его начальной деформации при испытани х образцов материала. The invention relates to methods for determining the mechanical properties of materials and can be used to determine the modulus of elasticity of a material and its initial deformation when testing samples of a material.

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей способа путем определени также и начальной деформации материала, вызванной составл ющими внутренних напр жений,The aim of the invention is to enhance the functionality of the method by also determining the initial deformation of the material caused by the components of the internal stresses

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

На двух образцах из партии образцов испытываемого металлического конструкционного материала возбуждают продольные колеабни на собственной частоте, например, с помощью магнитострикционного возбудител колебаний и измер ют эту частоту . На одном из образцов партии определ ют чистовой режим обработки резанием, создающим взаимно компенсирующие дефекты структуры, при котором измененение собственной частоты после обработки минимально, дл чего провод т серию испытаний с чистовой обработкой цилиндрической поверхности образца на разных скорост х резани , подачах и глубинах резани и измерением собственной частоты продольньпс колебаний до и после обработки. На найденном режиме обработки резанием обрабатывают поверхность двух первых образцов. При трех различных температурах возбуждают продольные колебани первого образца на- собственной частоте и измер ют эти частоты. Затем первый образец нагружают на испытательной машине последовательно возрастающей нагрузкой с одновременным измерением его деформации и определ ют значение модул упругости материала niepBoro образца как отношение приращени напр жений в образце к приращению деформаций этого образца На одном из образцов партии, прошедшем обработку резанием на найденном ранее режиме, подбирают дл данного материала режим стабилизирующего отжига, при котором не соз дает- с новых внутренних напр жений. Дл этого провод т серию испытаний с отжигом образца при разных температурах и разной длительности отжига, а за искомый режим принимают такой, при котором изменение собственной частоты продольных колебаний и образца до и после отжига будет максимально при самой низкой из привод щих к такому результату температур отжига. На найденном режиме повергают отжигу два первых образца. Измер ют температурный коэффициент электросопротивлени второго образца одИим из известных способов, например измерением его сопротивлени при двух различных температурых, иOn two samples from a batch of samples of a tested metal construction material, longitudinal coilabes are excited at a natural frequency, for example, using a magnetostrictive exciter of oscillations, and this frequency is measured. One of the batch samples determines the finishing mode of machining, creating mutually compensating defects in the structure, at which the change in the natural frequency after machining is minimal, for which a series of tests is carried out with the finishing of the cylindrical surface of the sample at different cutting speeds, feeds and depths of cut and by measuring the natural frequency of longitudinal oscillations before and after processing. On the found mode of machining process the surface of the first two samples. At three different temperatures, the longitudinal oscillations of the first sample are excited at the natural frequency and these frequencies are measured. Then, the first sample is loaded on the testing machine by successively increasing load while simultaneously measuring its deformation, and the value of the elastic modulus of the niepBoro sample material is determined as the ratio of the increment of stresses in the sample to the deformation increment of this sample. A stabilizing annealing mode is selected for this material, at which it does not create new internal stresses. For this, a series of tests is performed with sample annealing at different temperatures and different annealing durations, and the required mode is taken such that the change in the natural frequency of the longitudinal vibrations and the sample before and after annealing will be at the lowest possible annealing temperature. . In the found mode, the first two samples are annealed. The temperature coefficient of electrical resistance of the second sample is measured by one of the known methods, for example, by measuring its resistance at two different temperatures, and

5five

00

5five

сравнивают полученное значение коэффициента с константой дл данного материала, определенной ранее дл образца без внутренних остаточных напр жений. Если эти величины совпадают , то второй образец принимают за эталон, а если они отличаютс друг от друга на величину, установленную в качестве допуска-на эталон, то повтор ют все операции, выполненные над вторым образцом, над по следующими образцами из партии. Эти операции повтор ю т над каждым образцом до отыскани образца, температурный коэффициент электросопротивлени которого будет равен константе . Если во н(::ей партии образцов такой образец не будет обнаружен, то за эталон принимают образец с минимальным значением отклонени этого коэффициента от константы, однако точность определени начальной деформации материала при этом будет соответственно ниже,compare the obtained coefficient value with a constant for this material, previously defined for a sample without internal residual stresses. If these values coincide, then the second sample is taken as the standard, and if they differ from each other by the value set as a tolerance for the standard, then all operations performed on the second sample are repeated on the following samples from the batch. These operations are repeated on each sample until a sample is found, the temperature coefficient of electrical resistance of which will be equal to a constant. If a sample (such a sample lot is not detected), then a sample with a minimum value of the deviation of this coefficient from a constant is taken as a standard, however, the accuracy of determining the initial deformation of the material will be correspondingly lower,

Вновь измер ют при трех, температурах собственную частоту продольных колебаний первого образца -из образца, прин того за эталон, а затем дл температуры испытаний первого образца на испытательной машине, при которых определ лось значение модул упругости материала, рассчитывают составл ющие внутренних напр жений .The eigenfrequency of the longitudinal vibrations of the first sample — from the sample taken as a standard — was then measured again at three temperatures, and then the components of internal stresses were calculated for the test temperature of the first sample on a testing machine, at which the elastic modulus value of the material was determined.

Начальную деформацию материала первого образца рассчитывают как отношение величины суммы внутренних напр жений в образце к измеренному в экспериме°нте модулю упругости. Измерение собственной частоты колебаний образцов при трех разных температурах провод т с целью подтверждени линейности зависимости междуThe initial deformation of the material of the first sample is calculated as the ratio of the sum of the sum of the internal stresses in the sample to the experimentally measured modulus of elasticity. Measurement of the natural frequency of oscillation of samples at three different temperatures is carried out in order to confirm the linearity of the relationship between

приращением температуры и приращеоtemperature increments and increments

нием собственной частоть;, что гарантирует достоверность определени внутренних напр жений.own frequency, which guarantees the reliability of the determination of internal stresses.

Claims

The use of the proposed method makes it possible to more accurately determine the safety margin of the material of the parts under real conditions of their operation, since this takes into account not only the workers, but also the initial deformations of the material. Invention Formula

The method for determining the modulus of elasticity of structural metallic materials, concludes that

0

6

0

five

These materials are immersed in series with increasing load on the testing machine while simultaneously measuring their deformations, and the elastic modulus of the material is determined from these data in order to expand the functional capabilities of the method by also determining the initial deformation of the material caused by the components. internal stresses, before loading on the test machine on two samples, measure the natural frequency of their longitudinal vibrations, determine the final The cutting mode, which creates mutually compensating defects in the structure, at which the change in the natural frequency after processing is minimal, samples are processed in this mode, the natural frequency of the first sample is measured at three different temperatures, after loading the first sample on a test machine material mode

606056

stabilizing annealing, which does not create new internal stresses, at which the change in frequency after g annealing is maximally 1-1mm, both samples are subjected to annealing, the temperature coefficient of electrical resistance of the second sample is measured and compared to the cutting operation , annealing, and measuring the temperature coefficient of electrical resistance are repeated on subsequent samples to obtain a sample. With a coefficient equal to 15, which is taken as the standard, is measured again at three temperatures. The natural frequency, the longitudinal oscillations of the first sample and the sample taken as a standard, for 20 test temperatures of samples on a testing machine, are determined by the results of measuring all the natural frequencies of the samples, and by these stresses, taking into account the 25 measured elastic modulus The initial strain of the sample material caused by it is determined.

.The compiler is N.Timoshenko

Editor L.Gratillo Tehred L.Oliynyk

Order 534/50 Circulation 683 Subscription

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., A / 5

Proofreader V. But ha