Измерение поверхностных деформаций

Измерение поверхностных деформаций [c.43]

Изложение теоретических методов будет продолжено в главе 6. Данную главу можно рассматривать как введение к изучению двух основных экспериментальных методов, которые могут использоваться для подтверждения некоторых особенностей решений для напряжений и деформаций, полученных и исследованных в предыдущих главах. Заметим, однако, что до сих пор рассматривались лишь пластинки простой геометрической формы. Для пластинок более сложного очертания получение аналитических решений становится затруднительным, но эти трудности в большинстве случаев удается преодолеть, если обратиться к численным методам (обсуждаемым в приложении) или к экспериментальным методам, таким, как измерение поверхностных деформаций с помощью тензометров ( 12), фотоупругий метод или метод муара. [c.162]

При измерении поверхностных деформаций обычно предполагают, что на площадке ху, к которой прикреплены датчики, напряжения отсутствуют (а,, = 0) поэтому в соответствии с уравнением (122) деформированное состояние в точке полностью определяется значениями и у Когда главные направления известны, [c.39]

Величину и знак остаточных напряжений в поверхностном слое определяли механическим методом [100]. Этот метод дает возможность путем последовательного стравливания тонких слоев с поверхности образца и последующего измерения его деформации (величины прогиба пластинки) определить характеристики остаточных напряжений первого рода (осевые напряжения do на пластинках, вырезанных вдоль образующей цилиндрической детали). [c.116]

Так называемая дельта-розетка для измерения продольных поверхностных деформаций имеет форму равностороннего треугольника и измеряет относительные удлинения ец, ец в направлениях, показанных на рис. 3.21. [c.153]

В металле с остаточными напряжениями существуют области упругих деформаций разного знака. Упругому, т. е. обратимому, снятию макронапряжений мешают межатомные силы, связывающие разнородно деформированные участки металла в единое твердое тело. Если разрезать изделие или срезать (а также стравить) с пего поверхностный слой, то становится возможным упругое снятие макронапряжений. Например, если срезать или стравить сжатый остаточными напряжениями поверхностный слой, то растянутая остаточными напряжениями внутренняя область тела, освободившись от сдерживающего влияния поверхностных слоев, сможет теперь упруго сжаться. На измерении упругих деформаций, возникающих при разрезке изделия, снятии или стравливании с него слоев, основаны механические методы определения величины и знака остаточных напряжений (напряжения вычисляют по деформациям). [c.113]

Деформация е измеряется вдоль нескольких направлений под различными углами у/ с нормалью к поверхности образца. Этот метод называют методом По измеренным относительным деформациям е рассчитывают главные напряжения и сгз в тонком поверхностном слое. [c.70]

Удаление поверхностных слоев металла и измерение деформаций, вызванных перераспределением напряжений. [c.301]

Рентгеновские методы исследования остаточных напряжений основаны на определении расстояния между кристаллографическими плоскостями, т. е. деформации кристаллографической решетки, с помощью измерения угла отражения луча. Остаточные напряжения этим методом можно определить с невысокой точностью и только в тонком поверхностном слое. Для рентгеновских методов исследования остаточных напряжений характерны большая трудоемкость и высокая стоимость проведения эксперимента. [c.424]

Сущность предлагаемого испытания на микропластичность заключается в прецизионном измерении приращения малых пластических деформаций поверхностного волокна напыленного образца, подвергаемого изгибу при периодическом снятии возрастающей нагрузки (рис. 3.9). [c.39]

По измеренным остаточным перемещениям визирной риски Я удлинителя вычисляется остаточная деформация поверхностного волокна образца (в мм) [c.41]

На установке можно испытывать образцы при изгибе, растяжении и сжатии. Для измерения силы удара в одной из опор устанавливают пьезокварцевый датчик. Прогиб образца в центральной части измеряют с помощью специальной приставки, состоящей из фотоэлемента, лампы освещения и запирающей иглы. Действительные напряжения на поверхности образца в этом случае остаются неизвестными, так как трудно определить потери энергии однократного удара на местные смятия и контактные напряжения соударяющихся деталей из-за неучитываемых неупругих деформаций, возникающих в материале в процессе повторно-переменного нагружения. Поэтому в работе [162] определена общая деформация поверхностного слоя материала образца, и эта общая деформация разделена на упругую и неупругую составляющие. [c.259]

Эпюры распределения остаточных тангенциальных напряжений по глубине поверхностного слоя образцов рассчитывали по методу Н. Н. Давиденкова на основе непрерывного измерения деформации разрезного кольца в процессе послойного анодного травления. Сопоставляли средние значения по трем образцам. [c.190]

Бесконтактный метод измерения элект рической проводимости позволил провести оценку состояния твердого раствора в деформируемом слитке или прутке сплава А1—Си (Си —3,2%) в зависимости от параметров прессования (исследовалось влияние подпрессовки, температура и степень деформации). Проведено большое число замеров электрической проводимости в исходных слитках, в пресс-остатках и прутках в различных состояниях после прессования, закалки и старения. Электрическая проводимость измерялась в осевой плоскости разрезанного пресс-остатка и прутка. Перед замером пресс-остаток или пруток, разрезанный вдоль оси на две части, фрезеровался, зачищался наждачной шкуркой и подвергался глубокому травлению. Принятая методика устраняла возможность нагартовки поверхностного слоя. [c.54]

На первый взгляд это свидетельствует о том, что при сухом трении степень развития пластической деформации в поверхностном слое меньше, чем при смазке часовым маслом. Однако измерения микротвердости дают иной результат. Прежде всего они свн- [c.46]

Таким образом, результаты рентгеновского анализа, измерения электросопротивления и микротвердости свидетельствуют о периодическом характере накопления пластической деформации в поверхностном слое стали 45, связанном с периодическим упроч- [c.59]

Масщтаб на пряжений равен масщтабу поверхностных Напру-ао К. Деф Ор.мации в натуре и (модели уже не одинако вы. В линейных задачах Мож.но увеличив нагрузки, увеличить напряжения и деформации в модели, чтобы повысить точность их измерения. Именно так и. поступа.ют при испытании тензометрических моделей из пластмасс (58, 61]. Масштаб перемещений также не равен масштабу линейных размеров. [c.11]

Аналогичные результаты были получены и в других работах. Например для изучения устойчивости остаточных напряжений при циклической нагрузке был использован косвенный метод наблюдения за деформацией гладкого цилиндрического образца с остаточными напряжениями при нагружении его знакопеременным изгибом или кручением. Если цилиндрический образец имеет в поверхностном слое сжимающие, а в сердцевине растягивающие остаточные напряжения, то релаксация первых должна вызвать укорочение, а релаксация вторых — удлинение образца. В приведенной работе наблюдение за изменениями размеров образцов при тренировке производилось путем измерения расстояния между отпечатками алмазной пира,миды, нанесенными на обеих головках образца. Проведенные эксперименты позволили автору сделать следующие выводы. [c.224]

Для экспериментального определения коэффициента трения при сглаживании использовалась однокомпонентная месдоза, предназначенная для измерения вертикальной составляющей силы резания. Принцип действия ее основан на скручивании торсионного бруса. При определении коэффициента трения не учитывалась составляющая силы трения (ввиду ее малого значения), затрачиваемая на деформацию в поверхностном слое. Зависимость коэффициента трения от силы тока при обработке стали 40Х (НВ 245) с режимом ц=18,8 м/мин, Р = 500 Н (начальные значения параметра Рг=15 мкм) приведена на рис. 5. Каждая точка кривой определена как средняя из трех измерений. При наличии значительных расхождений в отдельных показаниях измерения повторялись пять-шесть раз. Полученные [c.9]

Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Измерение твердости вследствие быстроты и простоты осуществления, а также возможности без разрушения изделия судить о его свойствах, получило широкое применение для контроля качества металла в металлических изделиях и деталях. [c.95]

К внутренним напряжениям первого рода относятся термические напряжения, получающиеся при быстром охлаждении с высоких температур деталей сложной формы, что вызвано неоднородностью пластической деформации, вызываемой объемными измерениями вследствие разницы температур в разных частях детали-. К ним относятся, например, термические напряжения при нагреве и закалке стали или литейные напряжения в чугунных отливках. После механической обработки литейные напряжения благодаря удалению наиболее напряженных поверхностных слоев вызывают коробление или деформацию. [c.77]

Повышение предела выносливости созданием остаточных поверхностных напряжений сжатия. Установлено, что предел выносливости образцов и деталей можно значительно повысить путем создания на их поверхности предварительных напряжений сжатия (накатка роликами, наклеп молотком, дробеструйный наклеп). Напряжения сжатия на поверхности деталей создаются также поверхностным упрочнением, например, азотированием, цианированием и цементацией или поверхностной высокочастотной закалкой. Напряжения сжатия можно обнаружить при разрезке деталей и образцов или постепенным удалением внутренних слоев металла и измерением деформации разрезанных частей. [c.78]

Датчики для измерения деформации удлинения в заданном направлении (см. раздел 3 гл. VIII и раздел 6 гл. IX). При применении таких датчиков измерения основаны на использовании зависимостей, описываемых уравнениями (122) и (123). Уравнения (122) используют при измерении поверхностных деформаций, а (123) — при измерении компонентов деформации при объемном напряженном состоянии. [c.39]

Поверхностное натяжение жидкостей измерено для многих чистых веществ и смесей (растворов, расплавов) в щироком интервале температур, давлений, составов жидкости и для различной природы граничной фазы. Для твердых тел измерения Стт и От сопряжены с большими трудностями. Одно из главных затруднений заключается в том, что работа образования новой поверхности твердого тела включает, как правило, дополнительные (необратимые) затраты на пластическую деформацию. Для измерения поверхностного натяжения жидкостей применяют различные методы [1, 2]. [c.331]

Сушность тензометрического метода заключается в том, что в процессе нагружения детали измеряются деформации поверхностных волокон. По найденным деформациям на основе закона Гука вычисляются действительные напряжения. Таким образом, исходным является предположение, что материал детали упруг и изотропен. Метод тензометрирования при экспериментальном исследовании деталей машин может быть применен не только в условиях, статических нагрузок, но и в условиях динамических нагрузок,, большей частью соответствующих рабочим условиям. В ряде случаев является целесообразным при измерении значительных деформаций изготовлять модель детали в увеличенном масштабе. В этом случае рассматриваемый метод обеспечивает большую точность измерения. [c.31]

Контроль азотированных деталей производится путем внешнего осмотра определения величины деформации и коробления деталей измерения поверхностной твердости по Виккерсу (нагрузка 10 или 30 кГ) или по супер-Роквеллу (нагрузка 15 или 30кГ) определения глубины и хрупкости слоя (фиг. 52, см. вклейку). [c.290]

В качестве второго примера рассматривался образец из стали 12ХНЗМД размером 5x5x100 мм, подвергнутый одностороннему пластическому поверхностному деформированию (ППД) методом ультразвуковой обработки. Образец разрезали диском с алмазным напылением (толщина 0,8 мм, радиус 80 мм) с измерением длины надреза I и деформации eii = e . Разрезку осуществляли как со стороны, подвергнутой ППД (рис. 5.3, образец /), так и с противоположной стороны (образец II). Результаты измерений представлены ниже. [c.276]

По аналогии с точечными, линейными и поверхностными дефектами можно наметить группу объемных дефектов. Объемные дефекты согласно классификации не являются малыми во всех трех измерениях. К ним можно отнести скопления точечных дефектов типа пор, а также системы дислокаций, распределенных в объеме кристалла. Другими словами, благодаря наличию в кристалле точечных, линейных и плоских дефектов кристаллическая решетка может отклоняться от идеальной структуры в больших объемах кристалла. Кроме того, к объемным дефектам, например в монокристалле, можно отнести кристаллики с иной структурой или ориентацией решетки. В структуре кристалла будут значительные различия между центром дефекта и матрицей, а в матрице возникнут смещения атомов, убывающие с удалением от ядра дефекта. Таким образом, наличие фаз, дисперсных выделений, различных включений, в том числе неметаллических, неравномерность распределения напряжений и деформаций в макрообъемах также относятся к объемным дефектам. [c.42]

Однако метод Бринеля имеет ряд недостатков. По этому методу нельзя испытывать образцы, если их твердость близка к твердости шарика, так как последний сам получает значительные деформации, что искажает результаты испытания. При использовании обычных стальных шариков это является причиной ограничения пробы по Бринелю пределами наибольшей твердости Нв 400 -н 500 кПмм . Вследствие большой глубины отпечатка нельзя определить твердость специально обработанного поверхностного слоя, так как шарик проникает через этот слой в более мягкую внутреннюю часть. Измерение диаметра отпечатка занимает сравнительно много времени и бывает неточным вследствие вспучивания выдавливаемого шариком металла около краев отпечатка. Поэтому появилась необходимость в других способах определения твердости. [c.51]

Структура большинства сплавов состоит из элементов, имеющих различные свойства. В отличие от макротвердости, отражающей осредненные свойства конгломерата различных зерен, знание микротвердости позволяет изучать и сравнивать отдельные составляющие сплавов по их твердости и выяснять распределение твердости в пределах одного зерна или кристаллита. При этом изучаемое зерно рассматривается как самостоятельный образец, вкрапленный в окружающий материал. Кроме того, измерение микротвердости дает важные результаты для изучения свойств тонких поверхностных слоев, позволяющие, например, оценить глубину упрочненной зоны после обработки поверхности различными способами (обточкой резцом, сверлением, обдувкой дробью, полировкой и т. д.). Когда известна микротвердость, возможен контроль весьма мелких деталей различных точных приборов и механизмов, например часовых механизмов, а также оказалось доступным выяснять распределение деформации в теле де-гали, например, после холодной обработки давлением. [c.58]

Заметим, что граничные условия (1) привлекательны с физической точки зрения, поскольку деформации (11) соответствуют тем, которые определяются в физических измерениях, например замеряются да1чиками деформаций, в то время как усредненные по объему напряжения могут быть выражены через поверхностные усилия при помощи тождества (4). Например, рассмотрим (мысленный) эксперимент с призмой, ребра которой параллельны осям Xi и которая армирована параллельными оси Хз волокнами. Пусть заданы граничные условия (1), в которых отлична от нуля только усредненная по объему деформация е°. Как следует из (И), е представляет собой действительное значение ей на гранях Хг = onst и Жз = onst. Усредненная по объему компонента тензора напряжений Стп в силу тождества (4) определяется так [c.22]

КОН бора проводились на воздухе они отчетливо выявили заметное снижение прочности при температуре ниже 811 К [37, 38]. С обнаружением интенсивной реакции между волокнами бора и расплавленной окисью бора (температура плавления 727 К) стало ясно, что одна из возможных причин разупрочнения — поверхностная реакция с воздухом. Последующие исследования проводились в атмосфере аргона, но предпринятые для исключения влияния кислорода меры были, как правило, недостаточны [И]. Напротив, если волокнО бора находится в титановой матрице, доступ кислорода к нему практически исключен это обстоятельство позволяет ответить на вопрос, применимы ли многие из этих характеристик прочности изолированных волокон к волокнам в составе композита. Роуз [28] начал в лаборатории автора работу по измерению прочности волокон бора при растяжении и сдвиге в высоком вакууме (<1,3-10- Па). Затем в статье Меткалфа и Шмитца [20] были приведены кривые температурной зависимости модуля и прочности при растяжении они представлены на рис. 13. Значения прочности были получены при кратковременном испытании с предварительной пятиминутной выдержкой при температуре испытания. Слабое увеличение прочности при повышении температуры от комнатной до 811 К объясняли тем, что приблизительно при этой температуре происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому. С такой интерпретацией согласуются наблюдения Роуза о том, что пластическая деформация предшест- [c.163]

И ЭТО может обусловить увеличение поверхностной энергии [13]. Точные измерения действительной величины поверхности отсутствуют, так что вклад данного эффекта количественно не оценивал ся. Вряд ли, однако, он может быть определяющим в отношении вязкости разрушения. В металлах поле напряжений перед трещи-. ной приводит к локальному пластическому течению. Форма этой-так называемой пластической зоны изображена на рис. 14, а. В ор--тотропном материале, главная ось которого перпендикулярна тре- щине (например, в ориентированных волокнистых композитах), зона пластической деформации, соответствующая этому полю напряжений, более сжата, как показано на рис. 14,6. Олстер [30]i проверил это экспериментально, нанеся на композит бор алюми-ний до приложения нагрузки фотоупругое покрытие. Оказалось, что в этом композите волокна ведут себя вплоть до разрушения упруго, а матрица— упругопластически. Следовательно, матрица, [c.283]

Измерение микротвердости и микроструктуры в де-формированном поверхностном слое образца показало резкую неравномерность ее распределения и различную степень пластической деформации. Формирование структуры рабочего слоя в процессе удара определяется исходной структурой материала, продолжительностью времени контакта, контактной температурой, скоростью приложения нагрузки. При и = 3,2 м/с и W== ,2 Дж максимальная микротвердость на поверхности удара составляет 12 000 МПа, минимальная — 4200 МПа. Измерение микротвердости по поверхности и по глубине образца после удара показало, что распределение микротвердости в зоне удара неравномерное. Неравномерно распределяется и температурное поле. Динамический характер пластического деформирования, во время которого теплообмен в зоне контакта практически отсутствует, вызывает на пятнах фактической площади контакта мгновенные скачки температуры, т. е. температурные вспышки, величина которых при тяжелых режимах намного превышает среднкно температуру. Несмотря на то, что глубина действия температурных вспышек при ударе локализуется в слое толщиной несколько микрометров, они способствуют структурным превращениям и изменению микротвердости. В некоторых случаях удалось наблюдать полоски вторичной закалки. Их микротвердость составила 12 880 МПа. Микротвердость подстилающего слоя на расстоянии 0,01 мм от поверхности меньше мик-ротвердости металлической основы и составляет 3300 МПа, что соответствует приблизительно температуре 400 500° С. Следовательно, при единичном ударе в зоне контакта в отдельных микрообъемах возникают температурные скачки, упрочняющие эти участки. Под ними и вблизи них находятся участки, микротвердость которых ниже исходной, а температура достигает лишь температуры отпуска. Наблюдаемые температурные изменения связаны с изменениями структуры и прочностных свойств соударяющихся материалов. [c.146]

Непосредственное измерение величины линейной деформации зерен поверхностных и внутренних слоев образца из поликристал-лического армко-железа [60] показало, что при деформировании на площадке текучести величина линейной деформации поверхностного слоя составляла 2,52%, в то время как объемные слои продеформированы всего на 0,8%,что свидетельствует о пониженном напряжении течения поверхностных слоев. Различие в напряжениях течения поверхностных и внутренних слоев материалов оказывает существенное влияние на распределение действующих и остаточных напряжений в ГЦК металлах [61]. Сплавы, претерпевающие в процессе трения фазовые превращения [62], а также сплавы, содержащие мягкую структурную составляющую [63], также имеют свойства поверхностных слоев, отличные от глубинных. Соответственно и упрочнение при пластической деформации, отображаемое зависимостью прочности от плотности дислокаций, Б поверхностных слоях (кривая 2) и на глубине (кривая 1) будет протекать различно (рис. 3) [64]. [c.23]

Выявленное методом рентгеновского анализа и измерения электросопротивления существование интегральной характеристики поверхностного слоя в каждый момент времени обусловило необходимость выбора нагрузки на пирамиду, при которой отпечаток характеризует среднеагрегатное состояние исследуемого сплава. В противном случае разброс значений, связанный с раздельным измерением микротвердости феррита и перлита, делает невозможным анализ закономерностей структурных изменений методом микротвердости. Известно, что твердость феррита по Бри-неллю в зависимости от величины зерна колеблется в пределах 65—130 кгс/мм в то время как твердость перлита (также в зависимости от величины зерна) составляет 160—250 кгс/мм при средней твердости стали 45 160—180 кгс/мм [ИЗ]. Опробование нагрузок на пирамиду от 10 до 200 го показало, что минимальной нагрузкой, характеризующей среднеагрегатную твердость стали-45, является Р = 50 гс, при этом глубина отпечатка составляет 3—4 мкм. Результаты измерения микротвердости представлены на рис. 32. Условия трения аналогичны тем, при которых проводились исследования методом рентгеновского анализа и измерения электросопротивления. Из приведенных результатов следует, что изменение микротвердости аналогично изменению ширины дифракционной линии (220)a-Fe и электросопротивления. С увеличением нагрузки число циклов до разрушения уменьшается, а среднее максимальное значение микротвердости, пропорциональное величине действующей деформации, увеличивается (рис. 33). Количественная оценка числа циклов до разрушения по результатам измерения микротвердости совпадает со значениями, полученными двумя предыдущими методами (рис. 34). [c.59]

Влияние характера движения индентора. При возвратно-поступательном движении индентора сохраняется периодический характер накопления пластической деформации (рис. 45), но но сравнению с аналогичными условиями трения при движении индентора в одном направлении [116]J наблюдаются некоторые отличия. Увеличение ширины дифракционных линий (110) и (220) a-Fe на начальной стадии процесса в первом случае происходит медленнее, чем во втором. Число циклов до разрушения по результатам рентгеновского анализа составляет 11, по результатам измерения микротвердости — 13, т. е. практически равно его значению нри движении индентора в одном направлении в аналогичных условиях трения. Однако процесс нарушения сплошности развивается более интенсивно. Об этом свидетельствует более полное снятие мик-ронанряжений при установившемся значении величины блоков и вид поверхности образца, свидетельствующий о том, что разрушение охватывает значительный объем [116]. Определение интенсивности износа показало, что при возвратно-поступательном движении индентора отделение частиц износа происходит раньше, чем при движении индентора в одном направлении. Такое расхождение между закономерностями структурныхГизменений и разрушением поверхностного слоя стали 45 обусловлено тем, что при возвратно-поступательном движении индентора большое значение приобретают процессы разрушения, связанные с возникновением вакансий и ростом их плотности [117], что не влияет на ширину дифракционных линий, связанную только с плотностью дислокаций. [c.67]

Остаточная напряженность деталей машин, порождаемая условиями термической обработки, усадочными явлениями при сварке и отливанип, а также процессами унрочнеш Я поверхностного слоя и отделочных опера-ци , является существенным фактором их сопротивления усталостному и хрупкому разрушению. Усовершенствование методов измерения остаточных напряжений путем применения электрических методов измерения нолей плоской деформации, а также исследование их влияния на прочность при переменных напряжениях и в хрупких состояниях позволили обосновать [c.40]

В координатах амплитуда, частота, время строятся трехмерные изображения магнитных, вибрационных, акустических и электромагнитных полей, изучается пространственное распределение неаддитивных сигналов и т.п. Представляет интерес диагностирование путем измерения ударных процессов, как правило, однозначно характеризующих возникновение дефекта внутри изделия. Метод ударных импульсов позволяет осуществлять диагностирование подшипников на основе регистрации и смену высокочастотных вибраций, обусловленных ударными процессами. Этот принцип реализован в приборе ИСП-1, который не только указьтает на наличие дефекта, но и дает информацию о месте его возниьсновения. Установлено также, что по форме импульса, возникающего от удара падающего пьезопреобразователя на изделие, можно определять механические свойства поверхностного слоя материала изделия, его упругие и пластические деформации. Можно надеяться, что в будущем подобный метод будет успешно конкурировать с широко распространенными в настоящее время методиками контроля твердости изделий на приборах Бринелля, Роквелла и Виккерса. [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...