Спосіб оцінки тріщиностійкості пластичних матеріалів

Винахід відноситься до галузі випробування матеріалів, а саме до способів оцінки тріщиностійкості пластичних матеріалів за результатами випробувань малогабаритних зразків. Наявні дані експериментальних досліджень кінетики руйнування різних матеріалів одностайно показують, що вид напруженого стану матеріалу в першу чергу відбивається на зміні параметрів, що характеризують граничну пошкодженість матеріалу (частково, в зменшенні ширини зони процесу w, де відбувається безпосереднє злиття пустот і мікротріщин у макротріщину, зміни типу пошкоджень і їх статистичний розподіл). Відповідно, і енергоємкість руйнування, а звідси і всі характеристики пружно-пластичної механіки руйнування в момент руйнування, ініціації та стабільного росту макротріщини також істотним чином залежать від виду напруженого стану матеріалу. Найбільш близький за технічною сутністю до рішення, що заявляється є спосіб оцінки тріщиностійкості пластичних матеріалів згідно якого серії зразків з досліджуваного матеріалу без вихідного концентратора і з різними вихідними концентраторами на робочій частині з однаковим мінімальним перерізом випробують на розтяг в умовах зрівноваженого деформування і визначають параметри шийок зразків в момент старту макротріщини і параметри спадаючих ділянок повних діаграм деформування за якими встановлюють функціональні зв'язки між характеристиками тріщиностійкості сталей і жорсткістю напруженого стану матеріалу (А.А.Лебедев, Н.Г.Чаусов. Прогнозирование трещиностойкости сталей в зависимости от условий эксплуатации конструкций на малогабаритных образцах// Пробл. прочности. - 1992. - № 11. - с. 29-33). Головним недоліком відомого способу є те, що в процесі випробувань зарання неможливо розрахувати при якому напруженому стані буде стартувати і розвиватися макротріщина в матеріалі, так як у процесі пластичного деформування вихідний концентратор до моменту старту макротріщини може суттєво видозмінитись. Винаходом ставиться завдання підвищення достовірності оцінки тріщиностійкості пластичних матеріалів з врахуванням виду напруженого стану шляхом завдання контрольованого виду напруженого стану в зоні старту макротріщини. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що серії зразків з досліджуваного матеріалу без вихідного концентратора і з різними вихідними концентраторами на робочій частині з однаковим мінімальним перерізом випробують на розтягування в умовах зрівноваженого деформування і визначають параметри шийок зразків в момент старту макротріщини і параметри спадаючих ділянок повних діаграм деформування, згідно винаходу завдають контрольований вид напруженого стану в зоні старту макротріщини, розтягання кожного із серії зразків здійснюють у два етапи, перший з яких закінчується в момент старту макротріщини, а перед другим етапом зразок розвантажують і формують на ньому, в зоні локалізації деформацій симетрично щодо найменшого діаметра зразка, шляхом механічної обробки новий концентратор напруг заданих розмірів і форми й оцінюють тріщиностійкість матеріалу з урахуванням обумовлених параметрів спадаючих ділянок повних діаграм деформування. Методика випробувань реалізована на базі модернізованої випробувальної машини ZD-100 Pu (фіг.1). Навантажувальний пристрій 1 приводить у дію рухому траверсу 2, на якій знаходиться захват 4, нерухома траверса 3 із захватом 5 залишається на місці, між захватами 4 і 5 знаходиться зразок 6, що деформується, а між траверсами 2 і 3 паралельні пружні елементи 7, 8, що деформуються одночасно із зразком, така схема навантаження дозволяє забезпечити зрівноважене деформування зразка аж до поділу його на частини. В момент старту макротріщини в зразках кожної серії (точ. К на фіг.2) їх розвантажують і механічним шляхом формують нові концентратори напружень заданих розмірів і форми. Слід зауважити, що граничний рівень пошкодженості в момент старту макротріщини завжди досягається у зразку із вихідного матеріалу без концентратора. Тому якщо на серії таких розвантажених зразків послідовно нанести більш жорсткі концентратори заданих розмірів і геометрії, то при наступному зрівноваженому деформуванні можна в неспотвореному вигляді оцінити вплив виду напруженого стану на тріщиностійкість пластичного матеріалу. При нанесенні більш слабкого концентратора напружень на зразок, в порівнянні з тим, що реально утворився до моменту старту макротріщини в матеріалі, при повторному навантаженні можливе додаткове пластичне деформування матеріалу і відповідно старт макротріщини відбудеться при більшому рівні деформації. Це може призвести до спотворення форми новоутвореного концентратора тому такі випадки зарання виключаються. Вищеописану операцію можна послідовно виконати на зразках інших серій, маючи на увазі, що жорсткість нових концентраторів має бути обов'язково вище жорсткості реального концентратора напружень даної серії зразків в момент старту макротріщини. Таким чином застосування способу дозволяє більш достовірно оцінювати тріщиностійкість пластичних матеріалів з врахуванням виду напруженого стану шляхом завдання контрольованого виду напруженого стану в зоні старту макротріщини.