Спосіб визначення пошкоджуваності матеріалів за значеннями залишкових деформацій

1. Спосіб визначення пошкоджуваності матеріалів за значенням залишкових напружень, що включає деформацію зразка, який відрізняється тим, що при деформації зразка визначають початкові та кінцеві модулі пружності та величину деформації, а значення пошкоджуваності за залишковими деформаціями визначають за формулою: 2 3 тьох випробувань для визначення закону розсіювання певних механічних властивостей матеріалу. Відомий також СОП, при якому вимірюють поточні значення поперечної деформації зразка при його одноразовому послідовно зростаючому навантаженні силою розтягу (осьовою силою) та визначають відповідно величину питомого об'ємного електричного опору робочої зони зразка, по якому оцінюють схильність матеріалу до пошкоджень (патент України № 65499, G01N 3/08, 2004). Недолік цього СОП полягає в малій продуктивності та точності через необхідність виконання багатьох випробувань для визначення закону розсіювання певних механічних властивостей матеріалу та використанні великої кількості допоміжних приладів для визначення кінетики накопичення пошкоджень у матеріалі. Відомий також СОП, при якому вимірюють зміну модулів пружності матеріалу при поступовому навантаженні-розвантаженні зразка до руйнування при пружнопластичному осьовому навантаженні та зсуві (див. статтю А.П. Грабовський, Деградація фізико-механічних властивостей конструкційних матеріалів при пружнопластичному розтягуванні та крученні, Вестник национального технического университета Украины "КПИ", серия "Машиностроение", № 50, 2007 г., с. 155-161). Зазначений СОП є найбільш близьким до винаходу за технічною суттю та досягаючим ефектом. Однак зазначений СОП не дозволяє визначати значення пошкоджуваності за значенням залишкових деформацій і потребує великої кількості експериментальних досліджень, а також потребує підрахунку модулів пружності на кожному етапі навантаження-розвантаження, що не є зручно. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення і спрощення способу визначення кінетики накопичення пошкоджуваності. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення пошкоджуваності матеріалів за значенням залишкових напружень, що включає деформацію зразка, згідно корисної моделі новим є те, що при деформації зразка визначають початкові та кінцеві модулі пружності та величину деформації, а значення пошкоджуваності за залишковими деформаціями визначають за формулою: (1) D  1 1   L де - коефіцієнт деградації модуля пружності, який визначається за формулою: ~ K  KR  0 K0 ~ де K0 - початковий модуль пружності, a K R кінцевий модуль пружності. L - коефіцієнт деформації зразка. Також новим є те, що при деформації зразка визначають початкові та кінцеві модулі пружності при осьовому навантаженні зразка та величину осьової деформації, а величину пошкоджуваності визначають за формулою (1) де: 56619 4     L   i  , де εi - поточна осьова деформації    R при розтягу; εR - кінцеве значення осьової деформації при розтягу; ~ E  ER     0 - коефіцієнт деградації моE0 дуля пружності матеріалу при осьовому пружнопластичному навантаженні в процесі напрацювання; E0 - початковий модуль пружності при розтягу, ~ a ER - кінцевий модуль пружності при розтягу;  - коефіцієнт, що враховує пластичність матеріалу при осьовому навантаженні. А при крученні зразка додатково визначають початкові та кінцеві модулі пружності при крученні та величину деформації зсуву, а величину пошкоджуваності визначають за формулою (1) де:     L   i  , де εi - поточна деформація зсуву;    R εR - кінцеве значення деформації зсуву; ~ G  GR     0 - коефіцієнт деградації моG0 дуля пружності матеріалу при крученні в процесі напрацювання; G0 - початковий модуль пружності при розтягу, ~ a GR - кінцевий модуль пружності при розтягу; β - коефіцієнт, що враховує пластичність матеріалу при крученні. На фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3 і фіг. 4 представлене порівняння графіків залежності кінетики накопичення пошкоджуваності, розрахованими за вище зазначеними СОП і за способом, що пропонується, від значення поточної пружнопластичної осьової деформації та деформації зсуву (при крученні) для високопластичної сталі 07X16Н6 та малопластичного сплаву алюмінію Д16Т. На фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3 і фіг. 4 значення кінетики накопичення пошкоджуваності розраховані за трьома різними СОП в тому числі і за способом, що пропонується. На фіг. 1 представлені порівняння значень кінетики накопичення пошкоджуваності при розтягу для сталі 07X16Н6. На фіг. 2 представлені порівняння значень кінетики накопичення пошкоджуваності при розтягу для сплаву алюмінію Д16Т. На фіг. 3 представлені порівняння значень кінетики накопичення пошкоджуваності при зсуві (крученні) для сталі 07X16Н6. На фіг. 4 представлені порівняння значень кінетики накопичення пошкоджуваності при зсуві (крученні) для сплаву алюмінію Д16Т. Спосіб реалізується в наступному порядку: Для визначення пошкоджуваності при осьовому навантаженні зразок встановлюється у захвати випробувальної установки і деформується осьовим навантаженням розтягу. В автоматичному режимі машиною записуються значення осьової деформації, а також значення поперечної деформації та осьової сили. Автоматично записується діаграма навантаження в режимі реального часу. 5 При досягненні границі міцності матеріалу проводиться розвантаження зразка, а потім навантаження його до руйнування. Після цього з діаграми навантаження визначають початковий модуль пружності при розтязі та кінцевий модуль пружності на ділянці розвантаження. Отримані значення осьової деформації підставляють у формулу (1) де:     L   i  , де εi - поточна осьова деформації    R при розтягу; εR - кінцеве значення осьової деформації при розтягу; ~ E  ER     0 - коефіцієнт деградації моE0 дуля пружності матеріалу при осьовому пружнопластичному навантаженні в процесі напрацювання; E0 - початковий модуль пружності при розтягу, ~ a ER - кінцевий модуль пружності при розтягу;  - коефіцієнт, що враховує пластичність матеріалу при осьовому навантаженні. Також, для визначення пошкоджуваності зразок встановлюється у захвати випробувальної установки і деформується крученням. В автоматичному режимі машиною записуються значення деформації зсуву та моменту кручення. Автоматично записується діаграма навантаження в режимі реального часу. При досягненні границі міцності матеріалу проводиться розвантаження зразка, а потім навантаження його до руйнування. Після 56619 6 цього з діаграми навантаження визначають початковий модуль пружності при крученні та кінцевий модуль пружності на ділянці розвантаження. Отримані значення деформації зсуву підставляють у формулу (1) де:     L   i  , де εi - поточна деформація зсуву;    R εR - кінцеве значення деформації зсуву; ~ G  GR     0 - коефіцієнт деградації моG0 дуля пружності матеріалу при крученні в процесі напрацювання; G0 - початковий модуль пружності при розтягу, ~ a GR - кінцевий модуль пружності при розтягу; β - коефіцієнт, що враховує пластичність матеріалу при крученні. Для фіг. 1, фіг. 2,фіг. 3 і фіг. 4 криві 1 - значення пошкоджуваності розраховані за СОП, що описаний у статті А.П. Грабовський, Деградація фізико-механічних властивостей конструкційних матеріалів при пружнопластичному розтягуванні та крученні, Вестник национального технического университета Украины "КПИ", серия "Машиностроение", № 50, 2007 г., с. 155-161; криві 2 - значення пошкоджуваності розраховані за СОП, що описано у патенті України № 65499, G01N 3/08, 2004; криві 3 -значення пошкоджуваності, розраховані за способом, що заявляється. 7 56619 8 9 Комп’ютерна верстка М. Мацело 56619 Підписне 10 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