Способ изготовления образца с трещиной

 

Изобретение относится к испытаниям материалов на вязкость разрушения, а именно - к способам изготовления образца с трещиной постоянной длины. С целью обеспечения изготовления образца с трещиной постоянной длины используют призматический образец с продольными выступами на противолежащих гранях, перпендикулярных линии надреза, нагружение осуществляют циклически до прорастания трещины на всю толщину выступов, а затем выступы удаляют. 2 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов на вязкость разрушения, а именно - к способам изготовления образца с трещиной.

Известен способ изготовления образца с трещиной, заключающийся в том, что в образце выполняют концентратор напряжений в виде надреза, циклически нагружают образец для выращивания усталостной трещины из вершины надреза, удаляют поверхностный слой, содержащий надрез, на толщину, большую глубины надреза, но меньшую, чем суммарная длина надреза с трещиной, повторно нагружают образец для выравнивания фронта трещины и вновь удаляют поверхностный слой материала на толщину, меньшую длины трещины (1). Но при этом длина трещины у боковых поверхностей может значительно отличаться от длины трещины в середине толщины образца.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления образца с трещиной, заключающийся в том, что используют призматический образец с продольным прямоугольным выступом на его грани, надрез наносят на выступе перпендикулярно его ребрам, прорастание трещины осуществляют за пределы выступа и удаляют последний (2). При этом в образце создается поверхностная тупиковая эллептическая трещина.

Недостатком известного способа является невозможность изготовления образца с трещиной постоянной глубины.

Целью изобретения является обеспечение изготовления образца с трещиной постоянной длины.

Поставленная цель достигается тем, что используют призматический образец с продольными прямоугольными выступами на противолежащих гранях, перпендикулярных линии надреза, нагружение осуществляют циклически до прорастания трещины на всю толщину выступов, а затем выступы удаляют.

На фиг. 1 изображен образец с выступами: на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхности призматического образца 1 с продольными выступами 2 на его грани 3 наносят надрез 4, глубина которого меньше расстояния от грани 3 образца до поверхности 5 выступа 2. Образец 1 подвергают циклическому нагружению, в результате чего из вершины надреза развивается усталостная трещина 6. Циклическое нагружение прекращают после пересечения фронтом трещины поверхностей 5 выступов 2. Затем удаляют выступы 2. Длина трещины на боковой поверхности образца всегда значительно меньше, чем в глубинных слоях материала. При удалении выступов снимается слой материала на поверхности, в которой происходят наибольшие изменения длины трещины. Кроме этого, увеличение толщины образца на уровне выступов приводит к существенному уменьшению скорости роста трещины при достижении ее фронтом уровня выступов, что позволяет уменьшить разброс длины трещины в партии образцов.

После удаления выступов получают образец с трещиной, длина которой по толщине отличается незначительно.

П р и м е р. Из стали 20 было изготовлено 10 призматических образцов с сечением 10х30 мм (партия 1) и 10 образцов сечением 10х20 мм с двумя боковыми выступами 3х5 мм (партия 2). Расстояние от верхней грани образцов до поверхности выступов составляла 8 мм. На верхней грани всех образцов наносили У-образный надрез перпендикулярно его ребрам глубиной h= 5 мм. Нагружение осуществлялось изгибом. На образцах партии 1 трещина создавалась по известному способу (1), а на образцах партии 2 - по предлагаемому способу. После окончательной обработки образцы обеих партий имели одинаковые размеры поперечного сечения (10х20 мм) и длину трещины ≈ 10 мм.

Все образцы были доведены до разрушения при статическом нагружении на разрывной машине. Длину трещины измеряли в 10 точках, равномерно распределенных по толщине образца на инструментальном микроскопе УИМ - 23 с точностью до 2 мкм. Максимальное отклонение глубины трещины от его среднего значения в пределах одного образца в партии 1 достигало 12% , а в партии 2 - не превышало 4% . Кроме этого, трудоемкость изготовления образца партии 1 оказалась на 15-30% выше, чем образца партии 2 из-за необходимости выращивания трещины в 2 этапа.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1147948, кл. G 01 N 3/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР N 1037127, кл. G 01 N 3/00, 1982.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА С ТРЕЩИНОЙ, по которому на грани призматического образца наносят надрез, нагружают образец до образования и прорастания трещины из вершины надреза в глубь образца, а затем удаляют материал в зоне прорастания трещины, отличающийся тем, что, с целью изготовления образца с трещиной постоянной длины, используют призматический образец с продольными прямоугольными выступами на противолежащих гранях, перпендикулярных линии надреза, нагружение образца осуществляют циклически до прорастания трещины на всю толщину выступов, а затем выступы удаляют.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2