RU2649673C1 - Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений - Google Patents
Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649673C1 RU2649673C1 RU2017106939A RU2017106939A RU2649673C1 RU 2649673 C1 RU2649673 C1 RU 2649673C1 RU 2017106939 A RU2017106939 A RU 2017106939A RU 2017106939 A RU2017106939 A RU 2017106939A RU 2649673 C1 RU2649673 C1 RU 2649673C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- crack
- stress
- concentrator
- load
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 25
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000004251 Ammonium lactate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки работоспособности металлов в конструкции. Сущность: осуществляют нагружение образца с трещиной или с концентратором напряжений, в котором ось приложения нагрузки и ось действия распорного болта разнесены, фиксирование распорным болтом заданной деформации на образце с трещиной или с концентратором напряжений и последующую экспозицию нагруженного образца. После экспозиции образца с распорным болтом на образец осуществляют установку датчика раскрытия трещины, затем прикладывают внешнюю нагрузку и по датчику раскрытия трещины определяют усилие начала раскрытия трещины, а релаксация напряжений в вершине трещины определяется как разница между изначально установленной нагрузкой на образце и усилием начала раскрытия трещины или усилие сжатия на образце с концентратором, действующим в образце после экспозиции. Технический результат: возможность определить релаксацию напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений при комнатной и повышенной температурах. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения прочностных свойств металлических конструкционных материалов, а именно, для оценки работоспособности металлов с трещиной или концентратором напряжений в конструкциях, применяющихся в авиационной промышленности, машиностроении, судостроении и других отраслях техники, а также в строительной индустрии.
Оценка релаксации напряжений в вершине усталостной трещины или концентраторе напряжений необходима при исследовании механических характеристик материалов, особенно для случаев, когда временные или температурные факторы являются доминирующими. В ряде изысканий при определении одного из основных параметров материала - коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины, необходима оценка релаксационных процессов. Так при оценке коэффициента интенсивности напряжений в условиях постоянно заданной деформации необходимым условием является оценка релаксации. Стандарт ASTM Е1681 диктует требование, чтобы релаксация коэффициента интенсивности напряжений не превышала 5% за 24 часа, в противном случае, данные испытания считаются некорректными. Для определения релаксационных процессов в вершине трещины стандарт ASTM Е1681 предлагает оснастить распорный болт датчиком силы и провести предварительные испытания на модельных образцах.
Согласно стандарту ASTM E1681 предложения по оценке релаксации напряжений в материале сводятся к включению в цепочку нагружения датчика силы, который фиксирует изменение действующего усилия и, следовательно, напряжений во времени при заданной постоянной деформации. Аналогичный подход всесторонне представлен также в американском стандарте ASTM Е328.
Однако предлагаемые методики, базирующиеся на встраивании датчика силы в силовую цепочку, оказываются, в большинстве случаев, неприемлемыми из-за отсутствия миниатюрных датчиков силы или невозможности их использования при высоких температурах.
Из уровня техники известен способ измерения параметров медленного роста трещин в хрупких материалах, согласно которому в призматическом образце предварительно инициируют трещину, нагружают образец поперечным прибором, определяют длину трещины через определенное время и рассчитывают параметры медленного роста трещин А и N. При этом в образце предварительно инициируют, по крайней мере, еще одну трещину. Нагружение осуществляют с постоянной скоростью изменения напряжения, предварительно определяют расстояние от первой и второй трещины до одной из опор, определяют длину обеих трещин через определенное время (SU 1833802, опубл. 15.08.1993, G01N 3/08).
Известен способ оценки вязкости разрушения конструкционных материалов, включающий нагружение специального образца с трещиной и фиксирование приложенной нагрузки завинченным в сквозное резьбовое отверстие распорным болтом. После чего образец с завинченным распорным болтом снимают с испытательной машины и помещают в коррозионную среду. По росту трещины и полученной при растяжении образца до разрушения нагрузке с оценкой деформации делается вывод о влиянии коррозионного воздействия на вязкость разрушения материала (RU 148072, опубл. 27.11.2014, G01N 3/00).
К недостаткам данных способов относится невозможность измерения релаксационных процессов в вершине трещины или концентраторе напряжений.
Техническая задача заявленного изобретения заключается в создании способа измерения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений при различных временных выдержках и в широком диапазоне температур.
Технический результат заявленного изобретения заключается в создании способа определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений при комнатной или повышенной температурах.
Заявленный технический результат достигается тем, что способ определения релаксации напряжений включает нагружение образца с трещиной, в котором ось приложения нагрузки и ось действия распорного болта разнесены, фиксирование распорным болтом заданной деформации и последующую экспозицию нагруженного образца. После экспозиции образца, нагруженного распорным болтом, осуществляют установку датчика раскрытия трещины, затем прикладывают внешнюю нагрузку и по датчику раскрытия трещины определяют усилие начала раскрытия трещины. Релаксация напряжений в вершине трещины определяется как разница между изначально установленной нагрузкой на образце и усилием начала раскрытия трещины, действующим в образце после экспозиции.
Заявлен также способ определения релаксации напряжений, включающий нагружение образца с концентратором напряжений, в котором ось приложения нагрузки разнесена с осью действия распорного болта, фиксирование распорным болтом заданной деформации на образце с концентратором напряжений и последующую экспозицию нагруженного образца. После экспозиции образца, нагруженного распорным болтом, осуществляют установку датчика раскрытия трещины на образец, затем прикладывают внешнюю нагрузку и определяют по датчику раскрытия трещины усилие сжатия, действующее в образце с концентратором напряжений. Релаксация напряжений в образце с концентратором напряжений определяется как разница между изначально установленной нагрузкой на образце с концентратором напряжений и усилием сжатия, действующим в образце после экспозиции.
Заявленное изобретение поясняется графическими материалами:
Фиг. 1 - общий вид устройства;
Фиг. 2 - график раскрытия трещины для заневоленного образца.
В соответствии с заявленным способом определение релаксации напряжений осуществляется с использованием специального образца 1 из тестируемого материала, содержащего краевой надрез, сквозное отверстие с резьбой для распорного болта, выполненное перпендикулярно краевому надрезу и с выходом одного своего конца в полость краевого надреза. На образце изготовлены сквозные отверстия для крепления образца в захватах испытательной машины, расположенные симметрично относительно краевого надреза и размещенные между открытым концом краевого надреза и его вершиной. Сквозное отверстие с резьбой для распорного болта расположено ближе к открытому концу надреза, чем сквозные отверстия для крепления образца в захватах испытательной машины. В образце предварительно выращивают трещину или изготавливают концентратор напряжения. Затем проводят нагружение образца внешней силой с фиксированием приложенной нагрузки распорным болтом 3, завинченным в сквозное резьбовое отверстие до упора (фиг. 1).
Подготовленный образец 1, в котором ось приложения нагрузки разнесена с осью действия болта, нагружают на испытательной машине с помощью оснастки 4 до заданного уровня нагрузки, что позволяет установить заданный уровень напряжений в вершине трещины или в концентраторе напряжений. Напряжение в вершине трещины или в концентраторе напряжений прямо пропорционально приложенной нагрузке, поэтому изменение нагрузки в полной мере отображает изменение напряжений в образце.
Нагрузка при заданной деформации фиксируется распорным болтом. Распорный болт 3 обеспечивает постоянство деформации на протяжении всей длительности испытаний. При длительной экспозиции в нормальных условиях или при повышенных температурах происходит релаксация напряжений в вершине трещины или в концентраторе напряжений.
Для определения расклинивающего усилия после экспозиции применяется датчик раскрытия трещины 2, который устанавливается на торце образца.
При повторном нагружении образца на испытательной машине регистрируется как усилие растяжения испытательной машины, действующее на образец, так и сигнал с датчика раскрытия трещины. На начальном этапе нагружения усилие закрытия трещины или усилие сжатия, действующее в образце с трещиной или с концентратором напряжений, установленное ранее и зафиксированное распорным болтом, превышает усилие, создаваемое испытательной машиной. На диаграмме (фиг. 2) показана деформация, фиксируемая датчиком раскрытия трещины (ось X), и усилие, приложенное к образцу (ось Y). Начальный этап нагружения представлен прямой линией на оси ординат (Y).
При повышении нагрузки, когда нагрузка, создаваемая испытательной машиной, достигает и начинает превышать уровень усилия сжатия, действующего в образце, появляется сигнал от датчика раскрытия. Сигнал от датчика раскрытия трещины характеризует равенство усилий, действующих на образец, - внешней растягивающей нагрузки и усилия сжатия, действующего в образце. Появление сигнала от датчика раскрытия трещины позволяет определить сжимающее усилие, действующее в образце. Датчик раскрытия трещины позволяет с высокой точностью определить нагрузку, действующую в образце, и, следовательно, определить релаксацию напряжений в вершине трещины или в концентраторе напряжений.
Разница нагрузок, изначально установленной в образце с фиксацией ее распорным болтом, и нагрузки после экспозиции, определенной по моменту равенства приложенной внешней нагрузки и усилия сжатия, действующего в образце, характеризует релаксацию напряжений в вершине трещины или в концентраторе напряжений.
Заявленный способ позволяет определить релаксацию напряжений в вершине усталостной трещины или концентраторе напряжений при исследовании механических характеристик материалов для случаев, когда временные или температурные факторы являются доминирующими.
Claims (2)
1. Способ определения релаксации напряжений, включающий нагружение образца с трещиной, в котором ось приложения нагрузки и ось действия распорного болта разнесены, фиксирование распорным болтом заданной деформации на образце с трещиной и его последующую экспозицию, отличающийся тем, что после экспозиции образца с распорным болтом на образец осуществляют установку датчика раскрытия трещины, затем прикладывают внешнюю нагрузку и по датчику раскрытия трещины определяют усилие начала раскрытия трещины, а релаксация напряжений в вершине трещины определяется как разница между изначально установленной нагрузкой на образце и усилием начала раскрытия трещины, действующим в образце после экспозиции.
2. Способ определения релаксации напряжений, включающий нагружение образца с концентратором напряжений, в котором ось приложения нагрузки и ось действия распорного болта разнесены, фиксирование распорным болтом заданной деформации на образце с концентратором напряжений и его дальнейшую экспозицию, отличающийся тем, что после экспозиции образца с распорным болтом осуществляют установку датчика раскрытия трещины на образец, затем прикладывают внешнюю нагрузку и определяют по датчику раскрытия трещины усилие сжатия, действующее в образце с концентратором напряжений, а релаксация напряжений определяется как разница между изначально установленной нагрузкой на образце и усилием сжатия, действующим в образце после экспозиции.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106939A RU2649673C1 (ru) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106939A RU2649673C1 (ru) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2649673C1 true RU2649673C1 (ru) | 2018-04-04 |
Family
ID=61867464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017106939A RU2649673C1 (ru) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2649673C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU894436A1 (ru) * | 1980-03-05 | 1981-12-30 | Тольяттинский политехнический институт | Способ испытани на релаксацию напр жений резьбового соединени |
| SU1346969A1 (ru) * | 1985-12-17 | 1987-10-23 | Производственное Объединение "Ижорский Завод" Им.А.А.Жданова | Способ испытани на в зкость разрушени материала |
| JPH1137867A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Yazaki Corp | 圧接端子の応力緩和測定装置 |
| RU148072U1 (ru) * | 2014-07-09 | 2014-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Устройство для оценки вязкости разрушения конструкционных материалов |
-
2017
- 2017-03-02 RU RU2017106939A patent/RU2649673C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU894436A1 (ru) * | 1980-03-05 | 1981-12-30 | Тольяттинский политехнический институт | Способ испытани на релаксацию напр жений резьбового соединени |
| SU1346969A1 (ru) * | 1985-12-17 | 1987-10-23 | Производственное Объединение "Ижорский Завод" Им.А.А.Жданова | Способ испытани на в зкость разрушени материала |
| JPH1137867A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Yazaki Corp | 圧接端子の応力緩和測定装置 |
| RU148072U1 (ru) * | 2014-07-09 | 2014-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Устройство для оценки вязкости разрушения конструкционных материалов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110044740B (zh) | 缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具 | |
| Burlat et al. | Effect of local cold working on the fatigue life of 7475-T7351 aluminium alloy hole specimens | |
| Mayer et al. | Influence of cyclic loads below endurance limit or threshold stress intensity on fatigue damage in cast aluminium alloy 319-T7 | |
| RU2604820C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания | |
| Yamada et al. | Crack closure under high load ratio and Kmax test conditions | |
| RU2649673C1 (ru) | Способ определения релаксации напряжений в вершине трещины или концентраторе напряжений | |
| RU2536783C1 (ru) | Способ определения ресурса металла трубопроводов | |
| Makhutov et al. | Fatigue prediction on the basis of analysis of probabilistic mechanical properties | |
| Adam et al. | Model-assisted probability of detection for ultrasonic structural health monitoring | |
| Zhu et al. | Evaluation of size effect in low cycle fatigue for Q&T rotor steel | |
| RU2238535C2 (ru) | Способ определения повреждаемости нагруженного материала и ресурса его работоспособности | |
| Wahab et al. | Experimental study on the influence of overload induced residual stress field on fatigue crack growth in aluminium alloy | |
| RU2674570C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной плиты с защемлением по контуру | |
| Borrego et al. | Plasticity induced closure under variable amplitude loading in AlMgSi aluminum alloys | |
| RU148072U1 (ru) | Устройство для оценки вязкости разрушения конструкционных материалов | |
| D'Antimo et al. | 03.11: Experimental investigation of the creep effect on prestressed bolts used in innovative friction connections | |
| JP6607178B2 (ja) | 管材の応力腐食割れ試験方法 | |
| Yanishevsky et al. | Artificial seeding of fatigue cracks in NDI reference coupons | |
| RU2413098C1 (ru) | Способ для обеспечения несущей способности металлоконструкций с высокопрочными болтами | |
| RU2382351C2 (ru) | Способ оценки потери пластичности по изменению микротвердости конструкционной стали | |
| Szymczak et al. | Determination of artificial defects in material under monotonic tension by the use of FEM and DIC methods | |
| Purnowidodo et al. | The effect of hold time of overload on crack propagation behavior emerging from notch root | |
| KR102280732B1 (ko) | 반복하중에 따른 엘보우 배관의 변형 및 손상 거동 분석용 링 시편과 이를 이용한 시험방법 | |
| Lukyanchuk et al. | Fracture criterion for tested CFRP specimens under tension | |
| Baggerly | Evaluating the effects of overtorque in bolts |