Способ определения предела выносливости материала

Изобретение относится к механике разрушения, а именно к способам определения предела выносливости материала с дефектами. Цель изобретения - повышение точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами. В области ограниченной долговечности циклически нагружают до разрушения образцы материала, ослабленные искусственным надрезом в.виде трещины, при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения . Строят зависимость числа циклов до разрушения от коэффициента интенсивности напряжений, по которой определяют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений . По полученному значению порогового коэффициента интенсивности напряжений определяют предел вьшосливости материала. Затем циклически нагру кают до разрзпления образец без надреза, а по количеству циклов до разрушения определяют размер эквивалентной дефекту материала трещины, с учетом которого определяют предел вьшосливости материала. S (Л

- 5Г()

Предел выносливости исследуемого образца в (наиример б., при симметричном цикле нагрзгасения) определяют по пороговому коэффициенту интенсивности напряжений К,, из соотношения

/,

.

с

а Y

К

ifc

-уя}

Определение предела

Пример, вьмосливости.

Исследуют цилиндрические образцы диаметром 10 мм в рабочей части из стали 06X12НЗД. Испытания проводят при консольном изгибе с вращением с частотой 3000 об/мин (в данном примере вид испытания определен возможностями испытательной машины). Предел вьносливости 61, гладких образцов, определенный стандартным методом путем испытания серии образцов при раз

Способ -определения предела выносливости материала, заключающийся в

том, что образцы материала, ослабленные искусственной трешиной, циклически нагружают до разрушения при различных уровнях нагрузки для определения кривой долговечности, определяют пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений и размер исходного дефекта в материале, по которому с учетом порогового значения коэффициента интенсивности наспряжений судят о пределе вьшосливо- сти, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами,

размер микродефекта определяют по

кривой долговечности для образцов с искусственным дефектом путём дополни- тельного циклического , нагружения образца материала без искусственной

трещины и регистрации числа циклов до его разрушения.

1

Изобретение относится к области механики разрушения, а именно к способам определения предела выносливо сти материала с дефектам й.

Цель, изобретения - повьшгение точности при определении предела выносливости материала со скрытыми микродефектами .

Устройство для реализации способа представляет собой испытательную машину для циклических нагружений. Тип машины зависит от вида нагрузки, при которой определяется предел выносливости .

Способ осуществляют следующим образом .

В области ограниченной долговечности циклически до разрушения образцы материала, ослабленные

искусственным надрезом в виде трещины , при различных уровнях нагрузки и регистрируют число циклов до разрушения . Результаты испытаний представляют в координатах коэффициент

;интенсивности напряжений К - число N циклов до разрушения.

Коэффициент интенсивности напряжений определяют из соотношения

К - . ,

1 -()

где в - номинальное напряжение; а - размер трещины;

а

о

Y - безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца , способа нагружения и относительного размера трещины;

коэффициент Пуассона; (f - циклический предел текучести По результатам испытаний образцов с искусственным дефектом графически или аналитически (например, используя метод наименьших квадратов) находят кривую долговечности. Затем берут исследуемый образец, его циклически нагружа от при постоянном уровне нагрузки в области ограниченной долговечности и фиксируют число циклов до разрушения. По полученной кривой долговечности находят коэффиличньпс амплитудах напряжений и нахождения наибольшего напряже|€ия, при

котором образцы не разрзшаются на g базе испытаний 10 циклов, составляет 438 МПа.

В соответствии с предлагаемым способом проведены предварительные ус- талостные испытания образцов с тре- 10 щиноподобным надрезом, вьшолненньм дисковой фрезой толщиной 0,2 мм. Были изготовлены четыре серии образцов с трещиноподобным надре;зом глубшюй 4, 2, 1 и 0,5 мм. Результаты испы- 15 таний этих образцов в координатах коэффициент интенсивности напряжений -К - число циклов N описываются единой кривой долговечности. Затем были

испытаны три гладких образца при нациент интенсивности напряжений К, со-20 пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ответствующии числу циклов до разру- ветственно число циклов до разруше- шения исследуемого образца. Приписывание исследуемому образцу некоторого коэффициента интенсивности напряжений означает, что материал в исход-25 трех исследованных образцов 0,046; ном состоянии (т.е. до проведения усталостных испытаний) считается дефектным и этой дефектности по ее влиянию на долговечность приписываются свойства трещины. Размер этой трещи- 30 ны определяется из соотношения

ния составило 8,46 10 , 1,07- 10 и 9,59 10 . Расчетные значения размера исходных трещин а составили для

0,043 и 0,049 мм, а предел выносливо сти 423, 434 и 414 МПа соответственно .

Формула изобретения

1460664

личньпс амплитудах напряжений и нахождения наибольшего напряже|€ия, при

котором образцы не разрзшаются на базе испытаний 10 циклов, составляет 438 МПа.

В соответствии с предлагаемым способом проведены предварительные ус- ; талостные испытания образцов с тре- щиноподобным надрезом, вьшолненньм дисковой фрезой толщиной 0,2 мм. Были изготовлены четыре серии образцов с трещиноподобным надре;зом глубшюй 4, 2, 1 и 0,5 мм. Результаты испы- таний этих образцов в координатах коэффициент интенсивности напряжений -К - число циклов N описываются единой кривой долговечности. Затем были

пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ветственно число циклов до разруше- трех исследованных образцов 0,046;

ния составило 8,46 10 , 1,07- 10 и 9,59 10 . Расчетные значения размера исходных трещин а составили для

пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ветственно число циклов до разруше- трех исследованных образцов 0,046;

0,043 и 0,049 мм, а предел выносливости 423, 434 и 414 МПа соответственно .

пряжениях 461, 459 и 446 МПа, соот- ветственно число циклов до разруше- трех исследованных образцов 0,046;

Формула изобретения