SU1620890A1

SU1620890A1 - Method of growing surface crack in specimen of material

Info

Publication number: SU1620890A1
Application number: SU884600226A
Authority: SU
Inventors: Юрий Нестерович Ленец; Николай Дмитриевич Дмитрах; Юрий Григорьевич Матвиенко; Ирина Владимировна Панасюк
Original assignee: Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1991-01-15

Abstract

Изобретение относитс к способам испытаний на трещиностойкость и позвол ет повысить точность получени требуемой глубины трещины. Нагружают призматические образцы с продольным пр моугольным выступом на грани и поперечным надрезсм изгибной нагрузкой до момента выхода вершины трещины за пределы зоны пластической деформации. Выступ при этом находитс в зоне сжати . Удал ют выступ. Образцы нагружают различным количеством циклов. Доламывают их приложением однократной статической нагрузки и определ ют глубину усталостной трещины.The invention relates to methods for testing crack resistance and improves the accuracy of obtaining the required crack depth. Prismatic specimens are loaded with a longitudinal rectangular protrusion on the face and a transverse nadresm bending load until the crack tip leaves the plastic deformation zone. The protrusion is in the compression zone. Remove the protrusion. Samples are loaded with a different number of cycles. Break them down with a single static load and determine the depth of the fatigue crack.

Description

Изобретение относитс к способам испытаний на трещиностойкость и позвол ет изготовить образец с поверхностной полуэллиптической (несквозной) трещиной требуемого размера.The invention relates to methods for testing crack resistance and allows a sample to be fabricated with a surface semi-elliptical (non-through) crack of the desired size.

Цель изобретени - повышение точности получени требуемой глубины трещины.The purpose of the invention is to improve the accuracy of obtaining the desired crack depth.

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

Образцы изготавливают из отожженной стали 40Х (ао,2 420 МПа) сечением 12x18 мм и длиной 180 мм, вдоль меньшей грани каждого образца симметрично относительно ее продольной оси оставл ют продольный пр моугольный выступ шириной 4 мм и высотой Т,5 мм. На середине длины образца перпендикул рно ребрам выступа выполн ют острый V-образный поперечный надрез глубиной 1 мм. Дл того, чтобы получить трещину заданной глубины, провод т предварительные испытани образцов дл установлени соответстви величины нагрузки глубине получаемой трещины. Две партии таких образцов.(по 5 шт. кажда ) нагружают консольным изгибом с частотойSamples are made of annealed steel 40X (ao, 2,420 MPa) with a section of 12x18 mm and a length of 180 mm, along the smaller face of each sample symmetrically with respect to its longitudinal axis leave a longitudinal rectangular protrusion 4 mm wide and height T, 5 mm. In the middle of the length of the specimen, a sharp V-shaped transverse incision with a depth of 1 mm is made perpendicular to the ribs of the protrusion. In order to obtain a crack of a given depth, preliminary tests of the samples are carried out to determine whether the load value corresponds to the depth of the resulting crack. Two batches of such samples. (5 pcs. Each) are loaded with a cantilever bend with a frequency

17 Гц так, чтобы надрез располагалс в зоне сжати образца, а максимальные нетто-на- пр жени цикла, рассчитанные без учета вли ни надреза, составл ли у первой и второй партии образцов соответственно 320 и 270 МПа. Минимальное значение напр жений цикла равн лось нулю. Образцы каждой серии нагружают различным количеством N циклов. Далее образцы доламывают приложением однократной статической нагрузки, а глубину усталостной трещины I определ ют с помощью инструментального микроскопа .17 Hz so that the notch is located in the zone of compression of the sample, and the maximum net stress cycle, calculated without taking into account the effect of the notch, was 320 and 270 MPa for the first and second batch of samples, respectively. The minimum value of cycle voltages was zero. Samples of each series are loaded with a different number of N cycles. Next, the samples are broken by applying a single static load, and the depth of the fatigue crack I is determined using a tool microscope.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.The test results are shown in Table. 1 and 2.

По результатам этих предварительных испытаний дл каждого значени Д0| определ ют количество NI циклов нагрузки, необходимое и достаточное дл достижени трещиной границы зоны пластически де-: формированного материала, когда она прекращает свой рост. В первом случае Л N -103 циклов, во втором ДМл 500-10 циклов.According to the results of these preliminary tests for each value of D0 | The number of load cycles NI is determined and necessary and sufficient for the crack to reach the boundary of the zone of plastically deformed material when it stops growing. In the first case, L N -103 cycles, in the second DML 500-10 cycles.

О чOh h

ОСOS

Затем дл выращивани в образцах трещин заданной глубины 1,60 и 0,95 мм (требуемых дл последующих испытаний на трещиностойкость) к аналогичным образцам прикладывают аналогичным образом нагрузку, вызывающую в них максимальные напр жени цикла 320 и 270 МПа соответственно , количество циклов нагрузки составл ет соответственно 750-Ю3 и 500-103.Then, for growing in specimens of cracks of a given depth of 1.60 and 0.95 mm (required for subsequent tests for crack resistance) similar loads are applied to similar specimens, causing their maximum cycle stress of 320 and 270 MPa, respectively, the number of load cycles is respectively 750-Ю3 and 500-103.

Предложенный способ основан на том, что при циклическом нагружении изгибом так, чтобы надрез располагалс в зоне сжати образца, у вершины надреза возникает зона пластически деформированного материала , в пределах которой существуют оста- точные раст гивающие напр жени . Взаимодействие этих напр жений с приложенными извне сжимающими напр жени ми приводит к образованию и распространению усталостной трещины. При этом распространение трещины прекращаетс , как только ее вершина выйдет за пределы упом нутой выше зоны пластически деформированного материала, т.е. окажетс в поле сжимающих напр жений. Следовательно, измен размер зоны пластически деформированного материала (за счет изменени прикладываемой к образцу нагрузки ), можно измен ть (регулировать) глубину поверхностной трещины, полученной в результате применени данного способа, причем приложение к образцу завышенногоThe proposed method is based on the fact that under cyclic loading by bending so that the notch is located in the compression zone of the sample, a zone of plastically deformed material arises at the top of the notch, within which residual tensile stresses exist. The interaction of these stresses with externally applied compressive stresses leads to the formation and propagation of a fatigue crack. In this case, the crack propagation ceases as soon as its tip extends beyond the above-mentioned zone of plastically deformed material, i.e. will be in the field of compressive stresses. Consequently, by changing the size of the zone of plastically deformed material (by changing the load applied to the sample), it is possible to change (adjust) the depth of the surface crack resulting from the application of this method, and the application to the sample is overestimated.

количества циклов нагрузки не отразитс наthe number of load cycles does not reflect on

точности полученных результатов, так какthe accuracy of the results, since

на прот жении излишнего количества циклов нагрузки трещина, достигнув требуемойover an excessive number of load cycles, the crack has reached the required

глубины, дальше не распростран етс . Этоdepth does not further spread. it

зат гивает испытани и нецелесообразно с экономической точки зрени .it is challenging and impractical from an economic point of view.

Claims

Claims A method of growing a surface crack in a sample of material is that a prismatic sample of material with a longitudinal rectangular protrusion on one of the faces and a transverse notch on this protrusion is cyclically loaded until a crack develops and grows beyond the protrusion and remove the last one, characterized by that, in order to increase the accuracy of obtaining the desired crack depth, the loading is carried out by bending load to

the moment when the tip of the crack leaves the zone of plastic deformation of the material so that the protrusion is in the zone of compression.

Table 1

Depth I cracks (mm) when the number N of loading cycles

Up to 320 MPa

Table 2

Depth I cracks (mm) when the number N of loading cycles

270 MPa