SU1610390A1 - Способ определени трещиностойкости материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике и позвол ет определ ть трещиностойкость металлов. Цель изобретени  - повышение точности путем учета пластической составл ющей раскрыти  трещины. По предложенному способу после образовани  в образце материала усталостной трещины его нагружают статически или циклически с превышением максимальными нагрузками циклов величины нагрузки, при которой позвол ютс  пластические деформации, до разрушени , а по зависимост м нагрузки от раскрыти  трещины и относительного размаха раскрыти  трещины от удалени  от ее вершины определ ют величину раскрыти  трещины в зоне ее вершины. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к способам определени  трещиностойкости металлов.

Цель изобретени  - повышение точности путем учета пластической составл ющей раскрыти  трещины.

На фиг.1 изображена трещина в образце материала; на фиг.2 - диаграмма зависимости нагрузки Р от величины д раскрыти  трещины при (а, б) циклическом и (в) статическом нагружении образца; на фиг, 3 - относительна  величина раскрыти  трещины в зависимости от рассто ни  от ее вершины .

Способ осуществл ют следующим образом .

В образце 1 материала создают исходную усталостную трещину 2. На боковой поверхности образца 1, куда профилем выходит трещина 2рСимметрично направлению ее развити  с разных сторон нанос т лунки 3. В лунках 3 размещают датчики (не

показаны) деформации материала образца 1. Осуществл ют циклическое нагружение и измер ют величину нагрузки Р и величину раскрыти  д трещины по показани м датчиков во всех лунках 3, Запись производ т при фиксированной нагрузке которой происходит излом диаграммы на фиг,2, т.е. в момент по влени  на диаграмме нелинейного участка.

Стро т диаграмму зависимости относительного размаха А Keff раскрыти  трещины от удалени  от ее вершины, где Keff - размах коэффициента интенсивности напр жений . На фиг.З она линейна  (3) и проходит через точку Mi.

. После опредени  излома диаграмма зависимости нагрузки Р от раскрыти  д тре- щины (фиг.2) образец 1 продолжают- нагружать либо статически, либо циклически с превышением максимальными нагруй- ками циклов величины Р нагрузки при

сл

с

Qs

О

СО

ю о

изломе диаграммы до его разрушени . При этом записывают раскрытие д трещины по показанию одного датчика, расположенного ,например,в лунке с удалением Гг от ее вершины. При статическом или динамическом нагружении определ ют соответственно относительную величину Keff раскрыти  трещины , где Keff - коэффициент интенсивности напр жений, или величину сИ Keff относительного размаха раскрыти  трещины. При статическом или циклическом нагружении эти значени  отмечают соответственно точками Мз и М2 (фиг.З). Затем отмечают относительную величину раскрыти  трещины и, следовательно, величину раскрыти  трещины Б зоне ее вершины в зависимости от прикладываемой н.агрузки или от коэффициента интенсивностинагружени  путем пересечени  с осью ординат линий на фиг.З,проведенных через точки М2 и Мз паралельно линии проход щей через точку Mi. Раскрытие вершины трещины определ ют из выражени  Л(5 А(5г - г А Keff tg ct, где Ad г - раз- мах раскрьпм  или раскрытие трещины на рассто-  нииготеевершинысоответственнопри цикличе- ском или статическом нагружении образца; А Keff - эффективный размах или эффективный КИН при циклическом или статическом нагружени х; а - угол наклона исходной зависимости к оси абсцисс.

Пример. Изготовили 10 плоских образцов толщиной 12,2 мм из стали 15х2МФА и 10 компактных образцов толщиной 25 мм из стали 15х2МФАА. Подвергли их циклическому нагружению и получили в них усталостные трещины длиной I. После этого на боковых поверхност х образцов симметрично направлению развити  в них трещин выполнили конические лунки, в которые разместили датчики деформации.

Длину трещины определ ли с помощью оптического микроскопа типа МБС-1 с точностью не менее 0,014 мм. При расчете коэффициента интенсивности напр жений, а также установлении рассто ни  г до вер- шины трещины использовали среднюю длину I трещины, т.е. г , где 1т-рассто ние от поверхности со стороны надреза трещины до центров лунок 3, где размещены датчики . На боковых поверхност х плоских образцов выполнили по четыре лунки под датчики на рассто нии 0,5 мм одна от другой по длине трещины, начина  с ее вершины , с двух сторон от направлени  ее развити  на рассто нии 1,25 мм от него. Подготовленные образцы поочередно на-; гружали с частотой 0,1 Гц с коэффициентом R О асимметрии цикла на машине Гидро- пульс 400КН и осуществл ли запись зависимости нагрузки Р от величины д раскрыти  трещины. Запись производилась с установкой датчиков в каждой лунке при нагрузке, котора  вызывает пластическое раскрытие трещины, сопоставимое с общим . С помощью полученных результатов построили линейную зависимость 3 (фиг.З,)

После этого образцы нагружали статически до разрушени  с записью диаграммы Р-д в точке Г2. По результатам определили (фиг.З) положение точки Мз, через которую параллельно пр мой 3 провели пр мую 1 пересечени  с осью ординат. В результате определили величину д/ Keff , по которой расчетом нашли величину раскрыти  трещины в зоне ее вершины в зависимости от приложенной статической нагрузки.

На компактных образцах лунки под датчики выполнили по длине трещины на рассто нии 1 мм одна от другой. Нагружали их с частотой 0,1 Гц и ,1. Измерение раскрыти  трещины производили во всех точках Г1-Г4 при фиксированной нагрузке Р, при которой по вл етс  излом (диаграмма на фиг.2б). По результатам строили зависимость 3 (фиг.З.).После этого нагружали о браз- цы циклически при посто нной амплитудной нагрузке Рмакс, котора  больше Р до разрушени . Запись раскрыти  трещинь осуществл ли в точке Г2. Получили .точку MO через которую параллельно пр мой 3 п ровели пр мую 1 и определили в результате величину раскрыти  трещины в зоне ее вершины в зависимости от приложенной циклической нагрузки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  трещиностойко- сти материала, заключающийс  в том, что в образце материала создают исходную усталостную трещину, на боковой поверхности образца симметрично направлению ее развити  нанос т лунки, размещают в них датчики деформации, циклически нагружают образец и по зависимости нагрузки от раскрыти  трещины и зависимости относительного размаха раскрыти  трещины от удалени  от ее вершины определ ют величину раскрыти  вершины трещины в зависимости от прикладываемой нагрузки или от коэффициента интенсивност1гнапр жени , по которым суд т о трещиностойкости, о т- л и чающийс  тем, что, с целью- повышени  точности путем учета пластической составл ющей раскрыти  трещины, циклическое нагружение образца л ют до образовани  излома на диаграмме зависимости нагрузки от раскрыти  трещины , после этого нагружают образец до его

   фиг. 1

   Фиг. 2

   SlKeffj