Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...

Статьи Чертежи Таблицы О сайте Реклама
Для определения трещиностойкости конструкционных материалов достаточно перспективным является использование цилиндрического образца с внешней осесимметричной кольцевой трещиной, которую легко получить путем кругового трехточечного или четырехточечного изгиба при жестко фиксированной стреле прогиба в процессе вращения образца [95, 98]. Такой образец в дальнейшем подвергают статическому растяжению, измеряя при этом разрушающую нагрузку Р . После разрушения образца измеряют его геометрические размеры. Располагая исходными данными о силовых и геометрических параметрах для образца с трещиной после его разрушения и пользуясь аналитическими зависимостями для подсчета коэффициентов интенсивности напряжений или критического раскрытия трещины, ойределяют числовые значения трещиностойкости материала.

ПОИСК



Изгиб образца. Примеры определения Методика определения критического раскрытия трещины

из "Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов "

Для определения трещиностойкости конструкционных материалов достаточно перспективным является использование цилиндрического образца с внешней осесимметричной кольцевой трещиной, которую легко получить путем кругового трехточечного или четырехточечного изгиба при жестко фиксированной стреле прогиба в процессе вращения образца [95, 98]. Такой образец в дальнейшем подвергают статическому растяжению, измеряя при этом разрушающую нагрузку Р . После разрушения образца измеряют его геометрические размеры. Располагая исходными данными о силовых и геометрических параметрах для образца с трещиной после его разрушения и пользуясь аналитическими зависимостями для подсчета коэффициентов интенсивности напряжений или критического раскрытия трещины, ойределяют числовые значения трещиностойкости материала. [c.135]
Методика образования кольцевых трещин [95, 98]. Процесс образования кольцевых трещин в цилиндрических образцах является, в методическом плане, важным этапом подготовки образцов. Известно [10, 120, 140, 1541 несколько способов образования кольцевых трещин в цилиндрических образцах. Однако эти способы неэффективны и не гарантируют осесимметричности образовавшейся трещины, т. е. получение трещины, круглой в плане они сложны в реализации и др. [c.136]
Поперечное нагружение образца нагрузкой Qf обеспечивается приспособлением (рис. [c.137]
Вращающийся образец нагружают необходимой нагрузкой Qf, в результате чего на дне кольцевого надреза по всему периметру зарождается, а затем распространяется кольцевая трещина. Контроль за образованием трещины осуществляют по показаниям измерительного прибора, который, собственно, фиксирует изменение жесткости образца в результате зарождения и распространения в нем трещины. При этом если разбаланс моста датчика нагрузки, вызванный нагрузкой ( /, скомпенсировать до нуля, а затем дальнейший разбаланс моста, вызванный нагрузкой А( /, расширить на всю шкалу измерительного прибора при повышении его чувствительности, как это делалось, например, в работе [49], то удается довольно четко фиксировать по показаниям измерительного прибора начало появления, а затем и подрастание кольцевой трещины. [c.137]
Описанная методика образования кольцевых трещин опробована [51, 93, 96, 97, 99, 109] в процессе определения трещиностой-кости ряда конструкционных материалов. Она позволяет успешно решать проблему создания искусственных трещин при экспериментальном установлении величины трещиностойкости конструкционных материалов на цилиндрическом образце с кольцевой трещиной. [c.137]
Для получения двух трещин образец с двумя кольцевыми концентраторами (рис. 45, б) с одинаковой глубиной, остротой и величиной угла раскрытия подвергают четырехточечному изгибу (см. рис. 43, б) при жестко фиксированной стреле прогиба с вращением до получения двух кольцевых трещин требуемой глубины. При этом поперечное нагружение осуществляют сменной вилкой (рис. 45, а), которая вставляется в приспособление (см. рис. 44) вместо вилки 6. Такую вилку целесообразно также применять, как показывают экспериментальные исследования, при создании одной трещины по схеме рис. 43, 6 на материалах небольпюй твердости и для образцов с большими диаметрами (D 16 мм) для избежания вминания подшипников в материал образца. [c.138]
Схемы сменной вилки для осуществления четырехточечного нагружения (а) и образца для создания двух трещин (б). [c.138]
Для реализации предложенной методики с большим успехом может быть использован токарный станок любой марки, позволяющий установить и закрепить в центрах выбранный образец длины 2Z/0, а также обеспечить его нагружение необходимой поперечной нагрузкой Qf. Станок долн ен быть оборудован необходимыми приспособлениями и измерительной аппаратурой для осуществления нагружения образца в процессе его вращения, контроля режима образования и глубины кольцевой усталостной трещины (рис. 48). [c.139]
Испытательные машины. Испытание по определению трещиностойкости конструкционных материалов можно проводить на различных универсальных машинах, позволяющих но своей мощности осуществить разрушение образца заданных размеров с трещиной. Машина должна обеспечивать плавность нагружения в диапазоне скоростей перемещения активного захвата от 0,05 до 1 мм/сек, должна быть снабжена необходимыми захватами для крепления образцов, обеспечивающих надежное их центрирование. Погрешность измерения разрушающего усилия не должна превышать 1 %. Машина должна быть оборудована тензорезис-торными датчиками нагрузки и перемещения, позволяющими записывать на двухкоординатном самописце одновременно сигналы с датчика нагрузки и датчика перемещения в виде диаграммы разрушения нагрузка — деформация. На рис. 49, а представлен общий вид испытательной машины, оборудованной необходимыми датчиками и аппаратурой для определения трещиностойкости материалов. [c.140]
Схема определения трещиностойкости исследуемого материала. Испытания начинают с определения механических характеристик Стт, Ов, ч , б на стандартном образце. Для установления трещиностойкости материала первоначально изготовляют образец диаметром Dq, длиной 2L(, и нарезают кольцевой концентратор глубиной (Dq — i )/2, где Z K — диаметр образца по концентратору. [c.140]
Из результатов работы [9] следует, что режим создания трещины должен быть таким, чтобы коэффициент интенсивности напряжений К If в вершине образующейся трещины составлял не более 0,6 Ki , т. е. [c.141]
Если приведенные условия выполняются, т. е. реализуемые в эксперименте с о а о jD, то полученное первоначальное значение является достоверной величиной трещиностойкости материала К с. В противном случае оно является условным и для установления значений К с эксперименты необходимо повторить по вышеизложенной схеме на образцах больших размеров. [c.142]
В данном параграфе предлагается экспериментальная методика определения трещиностойкости Kia конструкционных материалов, основанная на результатах аналитических исследований задач теории трещин по силовой схеме изгиба цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной. Суть методики сводится к следующему. В изготовленном цилиндрическом образце нарезают кольцевой концентратор и создают усталостную кольцевую трещину. Затем снимают слой материала на глубину кольцевого концентратора. Далее проводят испытание образца на статический трехточечный изгиб, измеряя при этом разрушающую нагрузку. Располагая размерами образца (внешним диаметром D , диаметром d перешейка в плоскости расположения трещины и длиной образца 2L), по установленной ранее аналитической зависимости (III.86) определяют трещиностойкость Ki конструкционного материала. [c.142]
Образцы из стали 40Х были изготовлены из прутка диаметрами 20 и 32 мм. Первоначально были изготовлены образцы из этих прутков диаметром соответственно Do = 16 мм и Dq — 21 мм с кольцевыми концентраторами и образованы усталостные трещины (рис. 50, а) по указанной методике (см. параграф 2 данной главы). Затем, удалив слой материала с образца на глубину первоначального концентратора до диаметра образцы подвергали закалке при температуре 850° С в масле и отпуску при температурах 300 и 400° С. После шлифовки образца и дополнительного продвижения трещины уже в термически обработанном материале получали готовые цилиндрические образцы с кольцевыми трещинами для проведения испытаний (рис. 50, б). [c.143]
Образцы из стали У8 были изготовлены из прутка диаметром 30 мм. Сначала изготавливались образцы диаметром Dq = 16 мм с кольцевым концентратором. После образования трещины и снятия слоя металла на глубину надреза до диаметра был получен готовый образец с трещиной для испытаний. При этом отметим, что предложенный метод образования кольцевых трещин (см. параграф 2 настоящей главы) позволил создать трещины разной относительной глубины 0,4 Вк 0,9, что дало возможность экспериментально проверить установленную аналитически Л 1-тарировку в широком диапазоне вк. [c.143]
Эксперименты проводили на универсальной испытательной машине УМ-5, оснащенной тензорезисторным датчиком для измерения нагрузки. Сигнал с датчика нагрузки подавали на двухкоординатный самописец, на котором записывали диаграмму разрушения в координатах нагрузка — время. [c.143]
Подготовленный образец помещали на опорные ролики испытательной машины, к траверсе которой крепился фиксатор для установки плоскости трещины образца на линии действия силы, а на опорных роликах имелись выточки для центровки образца в другой плоскости (рис. 50, е). Заметим, что в дальнейшем это оказалось очень удобным при проведении испытаний в камере холода. [c.144]
Испытания образцов из стали 40Х проводили при температуре 20° С со скоростью перемещения активного захвата 10 mmImuh. [c.144]
Образцы из стали У8 в состоянии поставки испытывали при температуре жидкого азота. Для этого была изготовлена и установлена на траверсе активного захвата камера холода, на дне которой закрепляли опорные ролики. [c.144]
На рис. 51 изображена аналитическая зависимость (8к) в виде сплошной линии, а экспериментальные значения этой функции представлены в виде точек. Из рисунка видно, что экспериментальные данные подтверждают достоверность аналитической зависимости в широком диапазоне изменения относительной глубины трещины Ек. [c.144]


Вернуться к основной статье

© 2025 Mash-xxl.info Реклама на сайте