Спосіб визначення відносного рівня граничного стану металу

1. Спосіб визначення відносного рівня граничного стану металу (ГСМ), що включає стандартні випробування зразка на розтягування до його розриву під дією розтяжних зусиль, який відрізняється тим, що відносний рівень граничного стану металу визначають як середнє геометричне середньої величини відносного подовження (  ср.ш ) в шийці зразка при його розриві та віднос 2 3 61949 В той же час теоретичне визначення залежності для розрахунку максимального відносного подовження при розриві зразка являється досить проблематичним (див. Гастев В.А. Краткий курс сопротивления материалов. М., 1977р. - С. 54). Це обумовлено не тільки складністю замірів деформації шийки зразка, але, передусім, тим, що процес деформації ділянки шийки зразка при його розтягуванні до розриву визначається не тільки деформаційними параметрами, а й інтенсивним тріщиноутворенням. Найбільш близьким до заявленого технічного рішення є спосіб визначення рівня опору тріщиноутворенню, описаний в патенті України (№ 8 26013U, МПК G01N3/00, публ. 2007р.), та вибраний авторами за прототип. В даному способі рівень опору тріщиноутворенню (РОТ) або тріщиностійкості (ТС) визначають за стандартною діаграмою розтягування зразка до його розриву шляхом оцінки величини відносної зміни потенційної роботи пружного розвантаження перед початком утворення шийки на зразку і потенціальної роботи пружного розвантаження безпосередньо перед розривом зразка і розраховують за формулою:   , де   A 1 - максимально накопичена пружна енергія розвантаження після зняття навантаження безпосередньо перед розривом шийкою зразка; A 2 - максимально накопичена пружна енергія розвантаження після зняття навантаження безпосередньо перед розривом зразка; Pp - зусилля розтягування зразка безпосереTC   Pp A1  A 2  1  P A1  max 2 дньо перед його розривом; Pmax - максимальне зусилля розтягування зразка безпосередньо перед шийкою. Причому для тріщини, площина якої лежить в поздовжньому напрямку, використовують поперечні зразки, а для тріщини, площина якої лежить в поперечному напрямку, - поздовжні зразки. Суттєвим недоліком способу-прототипу є його здатність характеризувати тільки тріщиностійкість металу і неможливість характеризувати відносне подовження в мить розриву зразка в найвужчому місці, а, отже, і граничний стан металу та труб із нього. Виходячи з вищезгаданого, задача корисної моделі - підвищення інформативності в поведінці металу шляхом створення простого та прийнятного для умов виробництва способу визначення відносного рівня граничного стану металу. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі визначення відносного рівня граничного стану металу (ГСМ), що включає стандартні випробування зразка на розтягування до його розриву під дією розтяжних зусиль, відповідно до корисної моделі, відносний рівень граничного стану визначають як середнє геометричне середньої величини відносного подовження (  ср.ш ) в шийці зразка при його розриві та відносного рівня його 4 тріщиностійкості (ТС) і розраховують за формулою: ГСМ   ср.ш  (ТС) . Середню величину відносного подовження (  ср.ш ) в шийці зразка при його розриві визначають за стандартною діаграмою розтягування зразка до його розриву шляхом оцінки величини відносної зміни (зменшення) пружної довжини зразка після зняття навантаження перед його шийкою та безпосередньо перед розривом зразка і розраховують за формулою: L max  L p Pp , де  ср.ш   1 L max Pmax L max - абсолютна величина пружного зменшення довжини зразка після зняття навантаження розтягування безпосередньо перед його шийкою; L p - абсолютна величина пружного зменшення довжини зразка після зняття навантаження розтягування безпосередньо перед його розривом; Pp - зусилля розтягування зразка безпосередньо перед його розривом; Pmax - максимальне зусилля розтягування зразка безпосередньо перед шийкою. Причому відносний рівень тріщиностійкості розраховують за формулою:  Pp A1  A 2  1  P A1  max 2   , де:   - максимально накопичена пружна енергія TC  A1 розвантаження після зняття навантаження безпосередньо перед розривом шийки зразка; A 2 - максимально накопичена пружна енергія розвантаження після зняття навантаження безпосередньо перед розривом зразка. Основною відмінністю даного технічного рішення від відомих і прототипу, зокрема, є можливість характеризувати відносний рівень граничного стану металу одночасно як його деформаційним станом, так і тріщиностійкістю в шийці зразка. Це стало можливим, коли авторами поданого на реєстрацію технічного рішення було встановлено, що відносне середнє подовження (  ср.ш ) в шийці зразка при його розтягуванні до розриву, при інших рівних умовах, адекватне відносній зміні величини пружного зменшення довжини зразка перед шийкою і перед його розривом. В результаті була отримана формула:  ср.ш  L max  L p L max Величина  ср.ш  1 Pp Pmax . знаходиться (1) в межах 0   ср.ш  1 . В той же час відносну тріщиностійкість (ТС) визначають за формулою: 5 TC   Pp A1  A 2  1  P A1  max 61949 Відносний рівень граничного стану визначають як середнє геометричне середньої величини відносного подовження в шийці зразка при його розриві та відносного рівня його тріщиностійкості і розраховують за формулою: 2   .   (2) Величина ТС знаходиться в межах 0  TC  1. ГСМ   ср.ш  (ТС)  1  Величина ГСМ знаходиться в межах 0  ГСМ  1 . Крім того, для тріщини, площина якої лежить в поздовжньому напрямку (вздовж прокату), використовують поперечні зразки, а для тріщини, площина якої лежить в поперечному напрямку, використовують поздовжні зразки. Спосіб здійснюють наступним чином. Із стандартної діаграми (отриманої на стандартних розривних машинах) розтягування зразка до його розриву вибирають Pp - величину зусилля розтягування зразка безпосередньо перед його розривом та Pmax - максимальне зусилля розтягування зразка безпосередньо перед шийкою. На Комп’ютерна верстка Мацело В. 6 Pp Pmax  Pp   P  max 2   P   p  P   max 3   .(3)   діаграмі при розтягуванні зразка записують криву розтягування, за якою і визначають співвідношення величин Pp / Pmax , що входить у формулу для визначення відносної тріщиностійкості (ТС), відносного середнього подовження (  ср.ш ) в шийці зразка при його розтягуванні до розриву та відносного рівня граничного стану металу (ГСМ). На даний час запропонований спосіб використовують при аналізі відносного рівня граничного стану металу, який надходить на ВАТ "Дніпропетровський трубний завод", що дає можливість завчасно коригувати технологічний процес виробництва круглих та профільних труб. Підписне Тираж 23 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