способ определения предела выносливости материала
Классы МПК: | G01N3/32 путем приложения повторяющихся или пульсирующих усилий |
Автор(ы): | Черноусов Николай Николаевич (RU), Черноусов Роман Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-12-29 публикация патента:
10.04.2011 |
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 -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 ( т+ в)/2, до нулевого значения, измерении времени повторного нагружения до напряжения ( т+ в)/2 и времени до физического разрушения образца. О пределе выносливости судят по соотношению -1=ty/tp y, где -1 - предел выносливости материала для симметричного цикла нагружения, ty - время развития упругой деформации, tp - время до физического разрушения образца, у - напряжение развития упругой деформации, равной ( т+ в)/2. 1 табл.
Формула изобретения
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 ( т+ в)/2 предела текучести материала ( т) и предела прочности материала ( в) до нулевого значения, измеряют время повторного нагружения до напряжения ( т+ в)/2 и время до физического разрушения образца, а о пределе выносливости судят по соотношению -1=ty/tp y, где -1 - предел выносливости материала для симметричного цикла нагружения, ty - время развития упругой деформации, tp - время до физического разрушения образца при повторном нагружении, у - напряжение развития упругой деформации при повторном нагружении, равной ( т+ в)/2.
Описание изобретения к патенту
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 ty развития упругой деформации и время tв до разрушения образца, определяют предел в прочности его материала, а о пределе -1 выносливости судят по соотношению
-1=ty/tв 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 -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 ( т+ в)/2 предела текучести материала ( т) и предела прочности материала ( в), до нулевого значения, измеряют время повторного нагружения до напряжения ( т+ в)/2 и время до физического разрушения образца, а о пределе выносливости судят по соотношению
-1=ty/tp y
где -1 - предел выносливости материала для симметричного цикла нагружения, ty - время развития упругой деформации при повторном нагружении, tp - время до физического разрушения образца при повторном нагружении, у - напряжение развития упругой деформации при повторном нагружении, равное ( т+ 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 ( т+ в)/2 предела текучести материала ( т) и предела прочности материала ( в), после чего производят его полную разгрузку до нулевого значения. Затем измеряют время повторного нагружения ty развития упругой деформации до напряжения у=( т+ в)/2 и время tp до физического разрушения образца, а о пределе выносливости судят по соотношению
-1=ty/tp 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 | т, МПа | в, МПа | ty/tp | у, МПа | -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.
Класс G01N3/32 путем приложения повторяющихся или пульсирующих усилий