Зразок для визначення характеристик циклічної тріщиностійкості нормального відриву та поперечного зсуву

Зразок для визначення характеристик тріщиностійкості нормального відриву і поперечного 3 26386 Пристрій для визначення характеристик статичної та циклічної тріщиностійкості за змішаного навантаження виконано у вигляді порожнинного циліндричного зразка з потовщенням та лисками у захватній частині, де перпендикулярно до осі циліндра виконано наскрізний отвір діаметром 2,5мм. Від отвору на зовнішній стінці вздовж твірної циліндра прорізано паз шириною 0,4-0,5мм з двох сторін із загостреною вершиною (кут 60°, радіус r =0,1мм), а також зфрезеровано робочу поверхню циліндра з двох сторін у площині перпендикулярно до отвору і надрізу на глибину 3мм. На відміну від прототипу лиски на робочій частині зразка дозволяють застосувати нові методи контролю росту втомної тріщини і кінетику розвитку пластичних зон в матеріалі біля її вершини, а наскрізний отвір з надрізами забезпечує симетричність навантаження крутним моментом та стискальним зусиллям, і створює однаковий напруженодеформований стан у вершинах двох тріщин, як за статичних так і циклічних випробувань. На Рис.1 зображено зразок для визначення характеристик статичної та циклічної тріщиностійкості матеріалу за комбінованого навантаження. Зразок виготовлено у вигляді порожнинного циліндра 1, з потовщеннями 2 та лисками 6 на кінцях для передачі крутного моменту, з наскрізним отвором 4 і надрізом 5 вздовж твірної, лисками робочої частини 6 у площині перпендикулярній до наскрізного отвору, втомної тріщини 7 у надрізах, де: D - зовнішній діаметр зразка, М - крутний момент, L - довжина надрізу, d - внутрішній діаметр зразка, d1 - діаметр отвору, l - довжина лисок, Рст - стискаючі зусилля, U - зсув берегів тріщини. Робота пристою полягає в наступному: Пристрій працює наступним чином: порожнинний циліндричний зразок 1 з отвором 4 і надрізами 5, лисками 6, встановлюють захоплювачами 3 у траверсу установки. Спочатку у зразку 1 із вершини надрізу 5 циклічним закручуванням створюють втомну тріщину 7 довжиною 2-3мм впродовж 4050тис. циклів. Після чого зразок навантажують стискаючим зусиллям Рст або крутним моментом Мкр: при статичному стисканні за величиною критичного зусилля старту тріщини Рст* визначають характеристику тріщиностійкості КІС , а при закручуванні за величиною критичного моменту Мкр* КІІС, де КІС, КІІС - критичні коефіцієнти інтенсивності напружень при нормальному відриві і поперечному зсуві, які визначали за формулами: K IC = Pcm*Fi l де e = l / L tf ( e ) p(D - d)2 (1) 4 K IIC = Mkp * ( ) l 32FII l R p d3 1 - d4 D 4 ( ) 2) При циклічному навантаженні будують кінетичні діаграми втомного руйнування: V = f(KІ, KII) Приклад. Випробовували зразок зі сталі 40Х у вигляді порожнинного циліндра з лисками на робочій частині зразка зовнішнім діаметром 25мм і внутрішнім діаметром 18мм. В зразку просвердлено наскрізний отвір діаметром 2,5мм, після чого вздовж твірної виконано надріз довжиною 5мм, який служить концентратором для підростання втомної тріщини. На зовнішній робочій частині зразка з фрезеровано площадки по всій довжині зразка, для спостереження за ростом втомної тріщини і кінетикою розвитку пластичних смуг і встановлення величини пластичної зони в околі вершини тріщини, за допомогою методу спекл-кореляції зображень. Застосування даного методу дає можливість отримати поле пружно-пластичних переміщень біля вершини тріщини виходячи з якого розраховуємо деформації і напруження у вершині тріщини на різних базах вимірювання. Зразок випробовували на експериментальній установці EUS-20 за схемою складного навантаження. В результаті статичних випробовувань та розрахунків за формулами (1) і (2) отримали характеристики тріщиностійкості за нормального відриву і поперечного зсуву відповідно: KIC 87МПa м, K= 113МПa м . = ІІС Використання запропонованого пристрою для визначення характеристик статичної та циклічної тріщиностійкості за силовою схемою кручення та стиску циліндра (поперечний зсув, нормальний відрив) дає можливість підвищити точність оцінки характеристик тріщиностійкості за вказаних способів випробувань. Джерела інформації. 1. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости при циклическом нагружении. Методические указания. - М, 1993.-53с. 2. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2х томах Т1, Т2. Пер. с английского Ю.Мураками - М.: Мир, 1990.- 942с. 3. А.с. UA 71772 А. Зразок для визначення характеристики циклічної тріщиностійкості при поперечному зсуві. /Я. Л. Іваницький, С. Т. Штаюра, Д. В. Рудавський, Р.Б. Костів, В.М. Бойко/ Опубл. 15.12.2004, Бюл. №12, 2004. 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 26386 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601