Способ оценки циклической трещиностойкости материалов
Изобретение относится к области материаловедения , может быть использовано для оценки циклической трещиностойкости конструкционных материалов после различных технологических операций и позволяет повысить производительность путем исключения необходимости нагружения образцов на участках неустойчивого роста трещины. Для каждого образца определяют скорость роста трещины по ее длине, с учетом которой определяют коэффициент интенсивности напряжений, по которому судят о трещиностбйкости. Нагружение осуществляют до достижения скорости роста трещины порогового значения и определяют зависимость критической длины трещины от напряжения и пороговую длину трещины с соответствующим ей пороговым начальным номинальным напряжением в момент локального упругопластического перехода и определяют коэффициент интенсивности напряжений по. соответствующим соотношениям . 2 ил.. ел с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я >s G 01 N 3/32
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Ь
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892051/28 (22) 20.12.90 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (71) Институт машиноведения им. А.А,Благонравова (72) А,Н.Романов, О.В.Иванова, Б,Ф.Шипов, Ю.К.Штовба,, В.M.ÞHèí и B.Ã.Êóäðÿùîâ (56) Методические указания. Расчеты и испытания на прочность.
Методы механических испытаний ме. таллов. Определение характеристик трещи. ностойкос-.и (вязкости разрушения) при циклическом нагружении.
РД 50-345-82. M., Издательство стандартов, 1983, с,95. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ
ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области материаловедения, может быть использовано для оценки циклической трещиностойкости
Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано для испытания материалов и элементов конструкций, в частности для оценки циклической трещиностойкости конструкционных материалов после различных технологиче- ских операций, Цель изобретения — повышение производительности путем исключения необходимости нагружения образцов на участках неустойчивого роста трещины.
Повышение производительности способа позволяет резко сократить длительность испытаний, уменьшить расход электроэнергии и сократить численность обслуживающего персонала. Кроме того, способ позволяет определять циклическую трещи„„ЯЦÄÄ 1798657 А1 конструкционных материалов после различных технологических операций и позволяет повысить производительность путем искл ючения необходимости нагружения образцов на участках неустойчивого роста трещины.
Для каждого образца определяют скорость роста трещины по ее длине, с учетом которой определяют коэффициент интенсивности напряжений:, по которому судят о трещиностойкости. Нагружение осуществляют до достижения скорости роста трещины порогового значения и определяют зависимость критической длины трещины от напряжения и пороговую длину трещины с соответствующим ей пороговым начальным номинальным напряжением в момент локального упругопластического перехода и определяют коэффициент интенсивности напряжений по соответствующим соотношениям. 2 ил. ностойкость материалов при различных температурах.
Описание способа оценки циклической трещиностойкости материалов сопровождается двумя фигурами„где на фиг,1 представлена линейная зависимость критической длины трещины I* от относительного начального номинального напряжения о„, с помощью которой определяют координаты пороговой точки локального упругопластического перехода т,Р, а на фиг,2 представлена инвариантная кинетическая диаграмма усталостного разрушения, где точки Р и.C определяют нижнюю и верхнюю границы упругопластического перехода, Предложенный способ осуществляют следующим образом: партию одинаковых образцов в количестве 4 — 5 штук толщиной
1798657
1-2 мм, длиной 100.— 150 мм и шириной 10—
20 мм с боковым или центральным надрезом длиной 1-2 мм нагружают при различных для каждого образца в условиях повторного циклического растяжения с коэффициентом асимметрии R = 0,2 при любой частоте f из диапазона 10-100 Гц, напрймер при f 25 Гц. При этом нагрузку, начальное номинальное напряжение д», для каждого „ образца выбирают из диапазона о„ = (0,10,5) с,, где о — предел текучести материала при одноосном растяжении, определенный для данной температуры испытания. Для каждого образца определяют скорость рос- 15 .та трещины по ее длйне. При этом нагружение осуществляют до достижения скорости . роста трещины порогового значения и определяют при этом критическую длину трещины l,, отвечающую достижению этой
20 пороговой скорости Ч*, которая характери. .зует локальный упругопластический переход и принимает значения 1 10, 2,25 10, 5 10.в м/цикл, для сплавов железа, титана, и алюминия соответственно. . 25
Далее определяют зависиМость критической длинйтрещины!" от относительного начального номинального напряжения о a " "а„ /%, используя результаты испы-. таний всех образцов партии, опоеделяют Э0 . в соответс вии со схемой на фиг.1 параметры (а )mi<, (сг )ок, а,ро, где ..а=
8/Кон )max — {pp )вь): Ро 8/(Он )в!п, 8 характерная ширина образца (для образца З-, с центральным надрезом характерная ши- рина образца равна его полуширине, для образца с боковым надрезом — ширине образца).
Далее методом последовательных при- 40 ближений определяют пороговую. длину. трещины lp+ с соответствующим ей пороговым начальным.номинальным напряжением яро+ в момент локального упругопластйческого. перехода (т.Р на фиг.1 45 и 2) исходя из основного уравнения линей:: ной мехайики разрушения К, чар 1/ р е у (Л е }, гдв у(Л+) — коэффициент, учитывающий геометрию образца, и условия подобия локального напряженного 50 состояния в этот момент, характеризуемого двумя условиями: V = Ч* = const и К = К* = .
const, где V — скорость роста трещины.
V* — пороговая скорость роста трещины, К вЂ” коэффициент интенсивности напряжений (КИН). K* — пороговое значение КИН которое составляет.27.2; 17.7; 5,1 МПа,м для сплавов железа, ти ана и алюминия соответственно.
Коэффициент интенсивности напряжений Kfc+, по котоРомУ сУдЯт о тРещиностойкости материала, определяют исходя из. условия постоянства отношения длины трещины к ширине образца Л* для нижней (т.Р, и верхней (T C, фиг.2) границ упругопластического перехода, по соотношенйям
Kfc*=,о, y(Л*) f 8 „(1+pа ) — аofc j ,Яс Яс /% гдеогс - max (1 +g ) — пороговое на1+ кр чальное номинальное напряжение, отвечающее т.С; о — предел текучести при одноосном растяжении при температуре испытания; у(Л") — коэффициент, учитывающий геометрию образца;
Л* = Ip*/B = lc*/Bmax = сопзт — отношение длины трещины к ширине образца;
Bmax = Жр* Po — максимальная ширина образца, вплоть до которой упругопластический переход чувствителен к ширине образца; а, Ро — показатели кривой зависимости критической длины трещины от напряжения (фиг.1)
 — характерная ширина образца:
Жр =Ofp аког l кр = lp *IО(р *
Формула изобретения
Способ оценки циклической трещиностойкости материалов, заключающийся в том, что партию одинаковых образцов нагружают при различных нагрузках, для каждого образца определяют скорость роста трещины по ее длине, с учетом которой определяют коэффициент интенсивности напряжений, по которому судят о трещиностойкости, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем исключения необходимости погружения .образцов на участках неустойчивого роста трещины, нагружение осуществляют до достижения скоростью роста трещины порогового значения, определяют зависимость критической длины трещины от относительного начального номинального напряжения и пороговую длину трещины с соответствующим ей пороговым начальным номинальным напряжением в момент локального упругопластического перехода, а коэффициент интенсивности напряжений определяют по следующему соотношению:
Kfc "=f>fc у (Л ") (Bmax (1 +p-) а%с )
Ofc -о где о с — относительное начальное номинальное напряжение; 1798657 у — коэффициент, учитывающий геометрию образца; 04 ) эпох (6Д„;„б чиг 3, К4к К4л К КС, КА ауК(4К) с с Составитель О. Иванова Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина Редактор Заказ 766 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 <тг, — пороговое начальное номинальное напряжение; а, — предел текучести материала при одноосном растяжении; А* — отношение длины трещины к ширине образца, Вмакс —.максимальная ширина образца, вплоть до которой упругопластический пе5 реход чувствителен.к ширине образца; Q,Д вЂ” показатели кривой зависимости критической длийы от напряжения .
