SU1753336A1

SU1753336A1 - Method of determining the crack resistance critical parameters of structural materials

Info

Publication number: SU1753336A1
Application number: SU904764749A
Authority: SU
Inventors: Борис Викторович Курилкин; Николай Иванович Гадалин; Евгений Петрович Смеляков; Юрий Леонидович Тарасов; Валерий Иванович Мягких
Original assignee: Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1990-12-05
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1992-08-07

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл определени кри.ических параметров тре- щиностойкости конструкционных материалов . Цель изобретени - снижение трудоемкости и энергоемкости испытаний листовых материалов. На больших гран х за. ставки листового материала выполн ют боковые канавки и термообрабатывают материал в зоне боковых канавок до сн ти остаточного напр жени . Нагружают заготовку раст - жением до предельных деформаций материала. Вырезают из заготовки образец дл испытани на трещи нестойкость и между боковыми канавками выполн ют надрез. Нагружают образец до скачкообразного развити трещины из вершины надреза и по результатам испытани определ ют критические параметры трещиностойкости. 3 ил., 1 табл.The invention relates to a testing technique and can be used to determine the critical parameters of the crack resistance of structural materials. The purpose of the invention is to reduce the laboriousness and energy intensity of testing sheet materials. On the big grandees over. Sheet material rates perform side grooves and heat treat the material in the side groove area before removing residual stress. Load the workpiece by stretching to the limit deformations of the material. A specimen for cracking the instability is cut out from the blank, and an incision is made between the side grooves. The sample is loaded until the crack develops from the top of the notch and the critical parameters of crack resistance are determined from the test results. 3 ill., 1 tab.

Description

Изобретение относитс к области испытаний материалов, а именно к способам определени критических параметров трещиностойкости конструкционных материалов .The invention relates to the field of testing materials, and specifically to methods for determining the critical parameters of the crack resistance of structural materials.

Известен способ определени Kic материалов по результатам испытаний образцов с боковыми канавками. В этом способе боковые канавки используютс дл увеличени стесненности деформации материала у вершины трещины и дл улучшени условий обнаружени начального прироста трещины , необходимого дл определени KIC материала .A known method for determining Kic materials from the results of testing samples with side grooves. In this method, the lateral grooves are used to increase the constraint of material deformation at the crack tip and to improve the conditions for detecting the initial crack growth necessary to determine the KIC of the material.

Недостатками указанного способа вл ютс необходимость использовани дл корректного определени Kic крупногабаритных образцов и, как следствие этого, потребность в экспериментальных установках большой мощности.The disadvantages of this method are the need to use large-sized samples for the correct determination of Kic and, as a result, the need for high-power experimental installations.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ определени сопротивлени упрочненного наклепом материала распространению трещины , позвол ющий определ ть KIC конструкционных материалов по результатам испытаний образцов с надрезами, вырезанных из зоны сдеформированных образцов без надрезов.The closest in technical essence to the present invention is a method for determining the resistance of a hardened work hardened material to crack propagation, which makes it possible to determine KIC structural materials from the results of tests of samples with notches cut from the zone of deformed samples without notches.

Однако указанный способ определени критических параметров трещиностойкости материалов св зан с трудност ми фиксировани места и образовани шейки на заготовке образца при ее деформировании, с довольно существенными изменени ми характерных размеров образца в зоне шейки, с искажением действительных значений К|С, материала, вызываемых его наклепом при механической обработке рабочей зоны образца , с необходимостью использовани However, this method of determining the critical parameters of the crack resistance of materials is associated with the difficulties of fixing the place and the formation of the neck on the sample workpiece when it is deformed, with quite significant changes in the characteristic sample sizes in the neck area, with distortion of the actual values of K | C, caused by its hardening when machining the working area of the sample, with the need to use

VJ ел соVJ ate with

00 00 Os00 00 Os

при исследовани х крупногабаритных образцовin studies of large samples

Цель изобретени - определение критических параметров трещиностойкости (Kic) конструкционных материалов на образцах, имеющих малые размеры, с использованием установок сравнительно невысокой мощности , что позволит снизить трудоемкость испытанийThe purpose of the invention is to determine the critical parameters of crack resistance (Kic) of structural materials on specimens having small dimensions, using installations of relatively low power, which will reduce the complexity of testing

На фиг 1 показана заготовка экспериментального образца, общий вид; на фиг. 2- сечение А-А на фиг 1 ( возможна форма боковых канавок) ;на фиг.З - экспериментальный образец, общий видFig 1 shows the preparation of an experimental sample, a general view; in fig. 2 - section A-A in FIG. 1 (the shape of the lateral grooves is possible); in FIG. 3, an experimental sample, general view

Способ заключаетс в следующемThe method is as follows.

Заготовки образцов с боковыми канавками (фиг. 1 и 2) отжигаютс дл сн тий в нут- ренних напр жений, вызванных наклепом поверхностных слоев материала в процессе их механической обработки, а затем термо- обрабэтываютс по режимам, оговоренным в технических услови х на исследуемый материал .Samples with lateral grooves (Figs. 1 and 2) are annealed to relieve internal stresses caused by the hardening of the surface layers of the material during their machining, and then heat treated according to the conditions specified in the technical conditions for the material under study. .

Из партии заготовок произвольно отбираютс образцы-свидетели (3-5 шт), которые раст гиваютс до разрушени с записью рабочих диаграмм По характеру разрушени материала образцов-свидетелей и диаграмм разрушени при раст жении фиксируютс интервал разрушающих нагрузок и характерные особенности поведени материала в момент, предшествующий его разрушению. Затем по полученным предельным нагрузкам и отмеченным особенност м процесса разрушени материала готовитс экспериментальна парти заготовок.Witness specimens (3-5 pieces) are randomly selected from the batch of blanks, which are stretched to fracture with the recording of working diagrams. According to the nature of the material of the specimen-witness specimens and the tensile diagrams, tensile loads and characteristic features of the material at the time preceding its destruction. Then, based on the obtained ultimate loads and noted features of the material destruction process, an experimental batch of blanks is prepared.

Следует отметить, что дл материал с Зр 15-25% (3р - равномерна составл юща полной деформации материала) следует примен ть канавки V- или R-образной формы, дл материалов с dp 15% - канавки R- или П-образной формы (фиг.2).It should be noted that for a material with Sr 15-25% (3p is a uniform component of the complete deformation of the material), V or R-shaped grooves should be used; for materials with dp 15%, R or U-shaped grooves ( 2).

После выполнени операции пластического деформировани из заготовок вырезаютс экспериментальные образцы без доработки рабочих поверхностей по размерам t0, т.к и В на рассто нии, равном 2 В от зоны боковых канавок (фиг.З) Далее на образцах оыполн етс надрез (V-образнь й или шевронного типа) и наводитс усталостна трещина (фиг.З), после чего образцы испытываютс по схеме трехточечного изгиба.After the plastic deformation operation, experimental samples are cut out from the blanks without modifying the working surfaces with dimensions t0, because and B at a distance equal to 2 V from the side grooves (Fig. 3) Next, an incision is made on the samples (V or chevron type) and a fatigue crack is induced (Fig. 3), after which the specimens are tested according to the three-point bending pattern.

Исследовани показали, что дл определени KIC материалов с бр 25% можно использовать образцы с размерами. мм, В 12-16 мм и мм.Studies have shown that samples with sizes can be used to determine the KIC of materials with 25% br. mm, 12-16 mm and mm.

Пример. Испытани проводились на образцах из сплава АМГ6М ( и 10 мм,Example. Tests were carried out on samples of alloy AMG6M (and 10 mm,

бр З-25%) с боковыми канавками R-образной формы Экспериментальные образцы, вырезанные из предельно деформированных заготовок, имели размеры мм иbr Z-25%) with lateral grooves of the R-shaped form. Experimental samples cut from extremely deformed blanks had dimensions of mm and

мм Результаты испытаний приведены в таблице mm Test results are shown in the table.

Проведенна статическа обработка полученных результатов показала, что группы значений KQ дл сплавов АМГбМл 5 иThe carried out static processing of the obtained results showed that the groups of KQ values for AMGbMl 5 and

АМГбМл.Ю относ тс к одной генеральной совокупности, т е KQ предельно деформированного сплава АМГбМ не зависит от толщины образцов. Кроме того, полученные значени Ко практически не завис т от длины трещин (0,,65) и от глубины боковых канавок (0,.9). Характер разрушени образцов и вид их излома позвол ет сделать вывод что полученные значени KQ следует рассматривать как KicAMGbML.I belong to one general population, i.e., KQ of the maximally deformed AMGbM alloy does not depend on the thickness of the samples. In addition, the obtained values of Co are practically independent of the length of the cracks (0,, 65) and the depth of the side grooves (0, .9). The nature of the destruction of the samples and the type of their fracture allows us to conclude that the obtained KQ values should be considered as Kic.

сплава АМГ6М Сопоставление полученных значений Kic дл АМГбМ с литературными данными показывает, что KIC сплава в исходном (недеформированном) и предельно деформированном состо ни х одинаков.AMG6M alloy Comparison of the obtained Kic values for AMGbM with the literature data shows that the KIC of the alloy in the initial (undeformed) and extremely deformed states is the same.

Таким образом, предлагаемый способ может быть использован дл определени KIC конструкционных материаловThus, the proposed method can be used to determine KIC structural materials.

Применение предлагаемого способа определени критических параметров трещиностойкости по сравнению с используемыми на практике методиками существенно упрощает процесс определени KIC материалов , позвол ет снизить расход материалов и использовать при испытани х установкиThe application of the proposed method for determining the critical parameters of crack resistance as compared with the methods used in practice significantly simplifies the process of determining KIC materials, allows reducing the consumption of materials and using

сравнительно невысокой мощностиrelatively low power

Claims

The invention The method for determining the critical parameters of crack resistance of structural

materials, in which a prismatic material billet with symmetrically located on the lateral faces of the grooves is loaded by stretching to the limit deformations of the material, is cut out from the billet

A crack test specimen with a notch between the side grooves, a crack is grown from the top of the notch, the sample is loaded until the crack develops abruptly, and the critical parameters of crack resistance are determined according to the test results, characterized in that, in order to reduce the laboriousness and energy intensity of testing, Yut on large grandee

blanks and heat-treating the material in the area of the lateral grooves before removing residual stresses before the loaded blanks, and the notch is made after loading the blanks.

Critical values of stress intensity factor of extremely deformed alloy AMG6M

Notes: Pa and KQ are calculated load and coefficient values respectively.

stress intensity.

IS

WQ

V, /

Fig.Z

IS