SU1552061A1

SU1552061A1 - Способ оценки вли ни ассиметрии цикла на предел выносливости материала

Info

Publication number: SU1552061A1
Application number: SU874270459A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Николаевич Ветров; Василий Иванович Молодкин; Юрий Александрович Никитин
Original assignee: Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1990-03-23

Abstract

Изобретение относитс к усталостным испытани м, а именно к способам оценки вли ни асимметрии цикла на предел выносливости материала. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем обеспечени определени предела выносливости жаропрочных материалов как при посто нной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружени менее единицы, но не более минус двух. Определ ют при циклическом изменении температуры пределы длительной прочности на раст жение и сжатие и предел выносливости при симметричном цикле, по которым суд т о пределе выносливости при асимметричном цикле, коэффициенте асимметрии -2≤R*981. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к усталостным испытани м, к способам оценки вли ни асимметрии цикла на предел выносливости материала.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем обеспечени определени предела выносливости жаропрочных материалов как при посто нной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружени менее единицы, но не более минус двух.

На фиг.1 показаны циклы изменени нагрузки и температуры,- на - кривые зависимости предела выносливости от среднего напр жени ; на

фиг.З - данные по определению усталостных характеристик сплава ЖС6Ф. Устройством дл реализации способа служит испытательна машина, позвол юща нагружать циклически образцы при синхронном нагрузке термо- циклировании, позвол юща испытывать образцы на длительную прочность.

Способ осуществл ют следующим образом .

Дл заданного режима испытаний в неизотермических услови х при синфазном изменении температуры и нагрузки по пилообразному циклу (фиг.1) устанавливают максимальное ТМс,кс и и минимальное значени температуры .

Испытывают три группы образцов жаропрочного материала на одной заданной базе испытаний.

Образцы одной группы испытывают при циклическом изменений температуры и размахе напр жений (ив), равном нулю (коэффициент асимметрии равен R 1), и определ ют предел длительной прочности на сжатие (5 .

Образцы другой группы испытывают при циклическом изменении температу™ ры и размахе напр жений (), равном нулю (коэффициент асимметрии равен R 1), и определ ет предел длительной прочности на раст жение ,

Образцы третьей группы испытывают при циклическом изменении температуры и симметричном цикле изменени нагрузки (коэффициент асимметрии равен R -1) и определ ют предельный размах циклического напр жени „ Значени скорости изменени нагрузки и скорости изменени температуры выбирают таким образом, чтобы изменение температуры и нагрузки осуществл лось синфазно.

На основании испытаний образцов всех групп размах напр жений Дб при любом среднем напр жении цикла 0 на заданной базе испытаний при любой степени асимметрии , котора лежит в диапазоне коэффициентов асимметрии R, равном + , рассчитывают по формуле

Ж

+

2

сти, 6 ,

соответствую- определ ют по

6hj fljiLf-1

gpact о о

sn

6m +

Аб1

Пример. Испытанию подвергают образцы жаропрочного материала ЖС6Ф. Эксперимент провод т на испытательной установке, например .М котора дополнительно оборудована системами циклического нагрева образцов электрическим током, охлаж™ дету сжатым воздуком и контрол параметров испытаний. Доработанна установка обеспечивает возможность испытаний цилиндрических образцов диа-( метром 5 мм и длиной рабочей части 25-30 мм по схеме циклического неизотермического нагружени .

Изменение температуры образцов в цикле их нагружени производ т по

режиму Т

MW4

TW«.C 60°

950°С,

0

5

охватывающему наибольшую часть диапазона максимальных и минимальных температур реальных циклов дл деталей , изготовленных из сплава ЖС6Ф.

Образцы жаропрочного материала ЖС6Ф деп т на три группы ло несколько , образцов и выбирают базу испытаний дл всех образцов, например 10 циклов.

Образцы первой и второй групп испытывают по ежиму: ТМ|/11|.ЈТмвке 600 ;Ј: 950 С, условна скорость нагрева и охлаждени 50 С/с, размах напр жений равен нулю (4(2 0), средним напр жением цикла «Зт) варьируют таким образом, чтобы определить пре- де

(5

5

0

5

0

45

делы длительной прочности на сжатие

i и раст жение (5Е.вС которые соответствуют выбранной базе испытаний 10 циклов. Результаты испытаний поэт вол ют установить, что ( МПа, а бс 620 МПа.

Образцы третьей группы испытывают по режиму: TW)IM TMBKe r600 950°C, среднюю скорость приложени и сн ти напр жений принимают посто нной 90 МПа/с, скорость нагрева и охлаждени в услови х неизменного размаха температур (ДТ 350 С) определ ют в зависимости от размаха напр жений (ДС5) в цикле, и величина AT/tH AT/tox (где tH и tox - длительности полуциклов) составл ет при экспериментальной проверке на различных базах 35-100°С. Результаты испытаний позвол ют установить, что ,, 680 МПа.

На основании проведенных испытаний производ т расчет предельного размаха напр жений й(э при любом среднем напр жении цикла 6т дл базы испытаний 10 циклов в диапазоне коэффициентов асимметрии R, равном «1 R5t-2, по формуле

50

. 6G - 1 +л}Ј - -&-+2М

ЛО оч., L 24 2 V0poor 2 J

/at, ж.М

где -Д

Результаты расчета представлены на фиг.2 (крива 1) (результаты экспериментальной проверки представлены в виде точек).

Проверку адекватности предлагаемой зависимости, котора подтверждает закономерность изменени предельных напр жений в услови х синфазного изменени температуры и нагрузки при заданной базе испытаний, провод т на образцах сплава ЖС6Ф

Ф о

при Т

ИН

1макс

макс

600 85(fC, Т 950°С, Т а также

мим Т.

«ин м«ке на образцах

сплава ЖС6Ф при Тми) Г Тмакс

т т хмин АЛ4«кс

600;2-1050 °С, из

350 ЮОО С и сплава ЭИ-437Б при 250гГ900°С.

Результаты сопоставлени расчетных и экспериментальных оценок показывают , что расхождение между ними составл ет от 3 до 5%, что значительно меньше разброса результатов эксперимента, и поэтому несущественно .

На фиг.2, например, представлены результаты проверки предлагаемой расчетной зависимости, полученные путем сопоставлени расчета со статистическими оценками экспериментальных характеристик малоцнкловой усталости (фиг.З) сплава ЖС6Ф (TMvm; TMCIlte 6001 ) при различной асимметрии нагружающего цикла.

Экспериментально установлен диапазон коэффициентов асимметрии К, равный , который обусловлен устойчивостью образца на сжатие. Например, образец из сплава ЖСЬФ тер ет устойчивость при (5WMH 600 КПа и R -2 после 25 циклов нагружени . На фиг.З представлены графики зависимости , Ј),, от N при R -2 . (лини 1), при R -1, 0m 0 (лини 2), при R 0,&G 5°unlib(лини 3), при R « 1, 0, Gm при R « 0,4 (лини 5).

10

15

20

25

рмулд изобрете

30

Способ оценки вли ни асимме цикла на предел выносливости ма риала, заключающийс в том, что редел ют предел выносливости мат ла при симметричном цикле и про ные характеристики материала п раст жении и сжатии, по кот оценивают предел выносливости териала при асимметричном цик

отличающийс тем, что, с целью расширени функцио ных возможностей путем обеспече определени предела выносливост ропрочных материалов как при по ной температуре, так и при синх нагружению циклическом изменении пературы при коэффициенте асимм цикла нагружени менее единицы, не более минус двух, в качестве ностных характеристик материала раст жении и сжатии определ ют с ветствующие пределы длительной п ности в услови х циклического из нени температуры, а предел выно вости (5ц асимметричного цикла о дел ют из соотношени

б.

(

Зг+1,. , бт

т.

где Я (л / & (сг 35 д л Uw0 MU

(5 - среднее напр жение цикла

выносливости при

е-, orпредел метричном цикле;

3т (лини 4), и соответствующие пределы

длительной прочности.

1552061

Ф о

рмулд изобретени

5

0

5

0

Способ оценки вли ни асимметрии цикла на предел выносливости материала , заключающийс в том, что определ ют предел выносливости материала при симметричном цикле и прочностные характеристики материала при раст жении и сжатии, по которым оценивают предел выносливости материала при асимметричном цикле,

отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем обеспечени определени предела выносливости жа-- ропрочных материалов как при посто нной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружени менее единицы, но не более минус двух, в качестве прочностных характеристик материала при раст жении и сжатии определ ют соответствующие пределы длительной прочности в услови х циклического изменени температуры, а предел выносливости (5ц асимметричного цикла определ ют из соотношени

(

Зг+1,. , бт

т.

1

где Я (л / & (сг д л Uw0 MU

(5 - среднее напр жение цикла,

выносливости при симе- , orпредел метричном цикле;

М,6то,мла

р, 2 , ъ рs878 юг | г t з ч s 6 юз г 5s а та ( г Н 1,п,г 1А 18 is iff i if is Ь з,о i« # is io v цн

Физ.Э

Составитель Д.Поспелов Редактор И.Дербак Техред м.Ходанич Корректор Т.Палий

Заказ 325

.Тираж 506

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Подписное

Claims

Формула изобретения дает закономерность изменения предельных напряжений в условиях синфазного изменения температуры и нагрузки при заданной базе испытаний, проводят на образцах сплава ЖСбФ при Т_жин ^Т_макс=600 *- 850°С, Т_мим«?^макс⁼ 600*^ 950 С, Т_Жин Т_макс=600^ 1050 °C, а также на образцах из сплава ЖСбФ при Т_МИ1) Т_макс = = 350 1000*С и сплава ЭИ-437Б при ^м«кс⁼2505?900 С.

Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных оценок показывают, что расхождение между ними составляет от 3 до 5%, что значительно меньше разброса результатов эксперимента, и поэтому несущественно.

На фиг.
2, например, представлены результаты проверки предлагаемой расчетной зависимости, полученные путем сопоставления расчета со статистическими оценками экспериментальных характеристик малоцикловой усталости (фиг.З) сплава ЖСбФ (Т_Жицг?Т_М0|(е = = 600Σ? 950*С) при различной асимметрии нагружающего цикла.

Экспериментально установлен диапазон коэффициентов асимметрии R, равный +1>-R^-2, который обусловлен· устойчивостью образца на сжатие. Например, образец из сплава ЖСбФ теряет устойчивость при (5_МИН =600 МПа и R = -2 после 25 циклов нагружения. На фиг.З представлены графики зависимости 4<Э,(5^_В , от N при R = -2 (линия 1), при R = -1, 0_т = 0 (линия 2), при R = 0,4(5= (5_жоКе,(линия
3) при R = 1,
4(5 = 0, (5_m = (5_W[> (линия 4) при R = 0,4 (линия 5).

Способ оценки влияния асимметрии
5 цикла на предел выносливости материала, заключающийся в том, что определяют предел выносливости материала при симметричном цикле и прочностные характеристики материала при
10 растяжении и сжатии, по которым оценивают предел . выносливости материала при асимметричном цикле, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ15 ных возможностей путем обеспечения определения предела выносливости жаропрочных материалов как при постоянной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружения менее единицы, но не более минус двух, в качестве прочностных характеристик материала при растяжении и сжатии определяют соответствующие пределы длительной проч ности в условиях циклического изменения температуры, а предел выносливости (5_Р асимметричного цикла определяют из соотношения

30 | ₃₅ где Ъ = <Э^/(5^^СТ, '

- среднее напряжение цикла, (5 - предел выносливости при. симметричном цикле;

>

,^40 и (5^^- соответствующие пределы длительной прочности.

9uf.f