Способ определения предела выносливости материала

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения предела выносливости материала. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности испытаний и повышение производительности при определении предела выносливости σ_-1 для симметричного цикла нагружения упруго-пластичных материалов. Способ определения предела выносливости материала для симметричного цикла нагружения заключается в нагружении образца исследуемого материала растяжением с постоянной скоростью деформирования после предварительного однократного разгружения с величины нагрузки, равной (σ_т+σ_в)/2, до нулевого значения, измерении времени повторного нагружения до напряжения (σ_т+σ_в)/2 и времени до физического разрушения образца. О пределе выносливости судят по соотношению σ_-1=t_y/t_pσ_y, где σ_-1 - предел выносливости материала для симметричного цикла нагружения, t_y - время развития упругой деформации, t_p - время до физического разрушения образца, σ_у - напряжение развития упругой деформации, равной (σ_т+σ_в)/2. 1 табл.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения предела выносливости материала.

Известен способ определения предела выносливости материала [1], заключающийся в испытании стандартных образцов на растяжение с постоянной скоростью деформирования. По записываемой диаграмме p-t (нагрузка - время нагружения) измеряют время t_y развития упругой деформации и время t_в до разрушения образца, определяют предел σ_в прочности его материала, а о пределе σ_-1 выносливости судят по соотношению

σ_-1=t_y/t_вσ_в

Недостатком способа является необходимость получения диаграммы деформирования в момент проведения испытания, а также трудность определения участка диаграммы упругой работы материала.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности испытаний и повышение производительности при определении предела выносливости σ_-1 для симметричного цикла нагружения упруго-пластичных материалов.

Решение поставленной задачи достигается нагружением образца исследуемого материала растяжением с постоянной скоростью деформирования после предварительного однократного разгружения с величины нагрузки, равной полусумме (σ_т+σ_в)/2 предела текучести материала (σ_т) и предела прочности материала (σ_в), до нулевого значения, измеряют время повторного нагружения до напряжения (σ_т+σ_в)/2 и время до физического разрушения образца, а о пределе выносливости судят по соотношению

σ_-1=t_y/t_pσ_y

где σ_-1 - предел выносливости материала для симметричного цикла нагружения, t_y - время развития упругой деформации при повторном нагружении, t_p - время до физического разрушения образца при повторном нагружении, σ_у - напряжение развития упругой деформации при повторном нагружении, равное (σ_т+σ_в)/2. Способ осуществляется следующим образом.

Из исследуемого материала изготавливают по 3-6 стандартных образцов. Нагружение образцов исследуемого материала осуществляют растяжением на машине типа Р-20 с постоянной скоростью деформирования. Первоначально производят нагружение образца до нагрузки, равной полусумме (σ_т+σ_в)/2 предела текучести материала (σ_т) и предела прочности материала (σ_в), после чего производят его полную разгрузку до нулевого значения. Затем измеряют время повторного нагружения t_y развития упругой деформации до напряжения σ_у=(σ_т+σ_в)/2 и время t_p до физического разрушения образца, а о пределе выносливости судят по соотношению

σ_-1=t_y/t_pσ_y

Пример

Испытанию подвергали стандартные образцы из различных материалов. Образцы испытывали на разрыв со скоростью нагружения 1,7 мм/мин на машине типа Р-20. Предел выносливости определяли при симметричном изгибе на машине типа МУИ 6000. Результаты испытания материалов приведены в таблице.

По результатам испытания можно сделать вывод о целесообразности применения данного метода, т.к. расхождений между опытными и справочными данными мало [2], а время, затраченное на определение предела выносливости, значительно сокращено.

Марка материала	σт, МПа	σв, МПа	ty/tp	σу, МПа	σ-1	База испытаний, циклов
Предлагаемый	Стандартный
Бронзы алюминиевые
Бр.АЖ9-4	340	510	0,43	425	182,8	185	106
Бр.А5	490	810	0,21	650	136,5	134	2×107
Алюминиевые сплавы деформируемые
АМг2М	90	180	0,89	135	120,2	120	5×108
АК4-1	265	445	0,36	355	127,8	130	2×107
Углеродистые стали
Ст 3	215-240	375-470	0,58	295-355	171,1-205,9	170-220	107
30Г	315-320	555-700	0,57	435-510	248-290,7	220-320	107
30ХГСА	843-1489	1107-1711	0,48	975-1600	468-768	480-700	107

Литература

1. А.с. СССР № SU 1665278 A1, G01N 3/32, опубл. 23.07.91.

2. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В.; Отв. ред. Писаренко Г.С. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Наук. думка, 1988. - 736 с.

Способ определения предела выносливости материала для симметричного цикла нагружения, заключающийся в том, что нагружение образца исследуемого материала осуществляют растяжением с постоянной скоростью деформирования и измеряют время развития упругой деформации и время до физического разрушения образца, а также определяют предел прочности образца, а о пределе выносливости судят с учетом максимальной величины нагрузки, отличающийся тем, что нагружение образца исследуемого материала осуществляют растяжением после предварительного однократного разгружения с величины нагрузки, равной полусумме (σ_т+σ_в)/2 предела текучести материала (σ_т) и предела прочности материала (σ_в) до нулевого значения, измеряют время повторного нагружения до напряжения (σ_т+σ_в)/2 и время до физического разрушения образца, а о пределе выносливости судят по соотношению σ_-1=t_y/t_pσ_y, где σ_-1 - предел выносливости материала для симметричного цикла нагружения, t_y - время развития упругой деформации, t_p - время до физического разрушения образца при повторном нагружении, σ_у - напряжение развития упругой деформации при повторном нагружении, равной (σ_т+σ_в)/2.