SE413438B - Sett och anordning for utforande av settet att bestemma ett materials minsta belastningsomfang for spricktillvext, det vill sega dess troskelverde vid utmattning - Google Patents

Description

'7809119-6 of Mechanical Engineering Science, Vol l5, nr 4, l973, sid 27l-273.

I uppsatsen beskrivs otksâ en metod och ett system för automatisk gradvis reducering av en cyklisk belastning på en provkropp tills en utmattningsspricka slutar att växa, varigenom.tröskelvärdet för omfånget hos spänningsintensitetsfaktorn kan bestämmas.

En nackdel med den i uppsatsen beskrivna metoden är att förhållan- det mellan den cykliska belastningens minsta, Pmiñ, och största, Pmax, värden varierar under reduceringen av belastningen, se fig la, något som innebär att det uppmätta tröskelvärdet kommer att bero av nämnda varierande förhållande. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovannämnda I nackdelar vid bestämning av ett materials tröskelvärde vid utmatt-. ning. Detta åstadkommes på det sätt och med den anordning som fram- går av bifogade patentkravs kännetecken.

Uppfinningen skall i det följande förklaras ytterligare med hänvis- 'ning till bifogad ritning på vilken den tidigare nämnda fig la visar förloppet hos en i tiden växlande belastning enligt den inlednings- vis nämnda uppsatsen. Fig lb visar utsignalen hos en mätgivare medelst vilken detekteras avståndet mellan tvenne punkter på ömse sidor av en sprickanvisning (CGD) hos en provkropp för utmattningsprov. Fig lc illustrerar förloppet hos en i tiden växlande belastning enligt föreliggande uppfinning. Fig 2 visar ett utförande av en konventionell provkropp för utmattningsprov. Fig 3 visar schematiskt en uppställ- ning för utmattningsprov av en provkropp enligt fig 2.

Vid utmattningsprov på känt sätt utsätts en provkropp enligt fig 2 -för en i tiden växlande belastning P. Provkroppen har en sprickanvis- ning l som propagerar under förutsättning att den växlande belast- ningen är tillräckligt stor. På provkroppen kan man definiera tvenne punkter 2, 3 på ömse sidor om sprickanvisningen l. Under provets gång strävar man efter att låta avståndet (CGD) mellan punkterna 2 och 3, under inverkan av belastningsvariationen, växla mellan två värden, fig lb. Som en följd härav och av att sprickan propagerar '7809119~6 kommer belastningen P att sjunka så som visas i fig ia. Pmin/Pmax som i det följande benämns R-värdet varierar under provets gång till följd av att Pmín är konstant. Härav följer att tröskelvärdet blir upptaget för ett slutligt R-värde som inte gär att förutsäga vid utmattningsprovets början.

Enligt uppfinningen ser man till att R-värdet är konstant under ut- mattningsprovets gång. Detta åstadkoms på så sätt att man bestämmer ett R-värde och att maxvärdet, Pmax, för belastningen P väljs så stort att propagering åstadkommes. Härigenom är även Pmín bestämt. Även här låter man avståndet mellan punkterna 2, 3 växla mellan tvenne värden enligt fig ih.

I fig 3 är 4 en belastningsmaskin medelst vilken en i belastnings-- maskinen inspänd provkropp 5, av det slag som visas i fig 2, ut- sättes för en i tiden växlande belastning P. Ett styrsystem 6, för vilket skall redogöras nedan, styr belastningen så att den i tiden varierar sä som i fig ic.

Beiastningsmaskinen 4 innehalier en beiastningsram 7 och tvenne backar 8, 9 för inspänning av provkroppen 5, Den övre backen 8 är via en iastgivare l0 förbunden med en i belastningsramen 7 gängad spindel ll, som har en ratt l2 medelst vilken avståndet mellan backarna kan ställas in. Den undre backen 9 är förbunden med en i belastningsramen 7 glidbart lagrad del l3 som är operativt för- bunden med ett hydrauldrivet cylinder-kolvaggregat i4, streckat i figuren, i vilken aggregatets kolvstâng l5 är utritad.

Styrsystemet 6 innefattar i sig två beräkningssiingor av vilka den ena har till uppgift att alstra en mot beiastningens momentana Pmin-värde svarande signal och den andra är inrättad att alstra en styrsignal för styrning av cylinder-kolvaggregatet l4 i avseende på belastningens momentana Pmax- och Pmin-värden. Den förstnämnda beräkningsslingan består av ett beräkningsorgan l6 till vilket är _kopplad en manuellt instäilbar börvärdesgivare i7, för inställning 7809119-6 av ett önskat R-värde, samt den tidigare nämnda lastgivaren 10. Den andra beräkningsslingan består ay ett till cylinder-kolvaggregatet l4 kopplat styrorgan 18. Till styrorganet är beräkningsorganet l6, en börvärdesgivare l9 för manuell inställning av Pmax samt en med provkroppen anordnad lägesgivare 20 anslutna. Lägesgivaren 20 kan vara av optisk eller mekanisk typ och är inrättad att alstra en mot ändringen av avståndet (CGD) mellan punkterna 2, 3, fig 2, svarande signal. ' Vid bestämning av tröskelvärdét vid utmattning för det material prov- kroppen 5 är tillverkad av förfares på följande sätt. Manuellt stäl- ler man pâ börvärdesgivarna l6 och l9 in börvärden pägR resp Pmax. l beräkningsorganet l6 behandlas signalerna fran lastgivaren l0 och börvärdesgivaren l7 samt ett mot det inställda Pmax-värdet svarande Pmín-värde erhålles. Med hjälp av beräkningsorganets l6 och läges- -givarens 20 utsignaler och av en yttre styršignal, i fig 3 antydd med en pil 21, vilken styrsignal kan vara exempelvis en sinus-, -fyrkant, eller sågtandssignal, alstrar styrorganet l8 en signal medelst vilken cylinder-kolvaggregaten 14 bringas belasta provkroppen med en enligt styrsignalen varierande belastning. Förhållandet mel- lan belastningens min-, och maxvärde är härvid konstant och lika med det inställda R-värdet. Belastningens max- och min-värden bringas härvid antaga sådana värden att avståndet (CGD) mellan punkterna 2, 3 är konstant trots sprickpropageringen. ' Uppfinningen får ej anses begränsad till ovan beskrivna utförings- exempel utan kan varieras på många sätt inom ramen för uppfinnings- tanken. Uppenbart är också att sådana förutsättningar som normalt' skall vara uppfyllda vid dylika tröskelvärdesbestämningar, t ex konstant temperatur, även skall vara uppfyllda vid bestämning av tröskelvärdet vid utmattning enligt föreliggande uppfinning.

Claims (1)

1. 7809119-6 PATENTKRAV Sätt att bestämma ett materials minsta belastningsomfàng, området mellan belastningens max- och minvärde, för sprick- tillväxt, det vill säga dess tröskelvärde vid utmattning, varvid en provkropp (5) av materialet vilken har en sprick- anvisning (l), utsätts för en i tiden växlande belastning (P) medförande sprickprogagering vilken genom ett gradvis avtagande belastningsmedelvärde ges en retarderad och slut- ligen avstannande sprickpropagering och varvid tillses att avståndet mellan tvenne punkter (2, 3), på ömse sidor om sprickanvisningen (l), växlar mellan två värden känneteck- nat dänau att förhållandet (R) mellan belastningens min- och maxvärden hålls konstant under bestämningen. Anordning för utförande av sättet enligt patentkravet l in- nefattande en belastningsmaskin (4) i vilken en provkropp (5) med en sprickanvisning (l) inspännes, vilken belast- ningsmaskin (4) är inrättad att utsätta kroppen (5) för . en belastning (P), en lägesgivare (20) inrättad att alstra en signal som entydigt svarar mot avståndet mellan tvenne punkter (2, 3) på ömse sidor om sprickanvisningen (l), or- gan (l8) inrättade att i beroende av nämnda signal styra belastningen så att denna, från ett begynnelsevärde med- förande sprickpropagering, får ett gradvis avtagande medel- värde som i provkroppen (5) ger en retarderad och slutligen avstannande sprickpropagering, och så att avståndet mellan" punkterna (2, 3) växlar mellan tvâ värden, kännetecknade däaav, att ett elektroniskt styrorgan (l8) är inrättat att styra belastningsmaskinen (4) så att förhållandet (R) mellan belastningens min- och maxvärden hålls konstant under bestämningen.