Спосіб визначення довговічності матеріалу за умов повзучості

СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ МАТЕРІАЛУ ЗА УМОВ ПОВЗУЧОСТІ Винахід має стосунок до галузі механічних випробувань зразків матеріалів, а саме, до способів прискореної оцінки часу до руйнування при випробуваннях за умов повзучості. Спосіб має бути використаним у практиці науково-дослідних установ та заводських лабораторій при дослідженнях кинетики пошкодження і визначенні ресурсу матеріалів та елементів конструкцій, що працюють за умов повзучості. Відомим є спосіб визначення ресурсу матеріалу конструкції в процесі експлуатації, який полягає у тому, що зразки матеріалу, які мають різний час попереднього напрацювання / навантажують у заданому діапазоні напружень і по залежності / від часу до руйнування t R роблять висновок про ресурс матеріал а конструкції [ 1 ]. Недолік цього способу полягає у його незначній точності, що обумовлено грунтуванням методології визначення ресурсу матеріала на підставі гіпотези лінійного підсумування пошкоджень, яка, як відомо, не завжди дає достовірні оцінки. Найбільш близьким за технічною суттю та отримуваним результатом є спосіб визначення часу до руйнування за умов повзучості, який полягає у тому, ідо зразок матеріалу піддають статичному навантаженню, вимірюють та региструють деформацію повзучості, за результатами обробки ділянки сталої повзучості визначають коефіцієнти В і п рівняння вирішуючи котре, знаходять параметр, який шукався [2]. Недоліком способу є його не завжди досконала точність, що обумовлено припущеннями, за умов реалізації яких отримано рівняння (1 ); а саме руйнування має місце при /—^-со;/ 7—>0;ст—»со; де /- довжина робочої частини зразка; F- площа його перетину; сх- номінальне напруження. Такі умови, як правило, не часто реалізуються, що накладає відбиток на точність визначення tH за співвідношенням (1). Запропонований винахід має на меті підвищення точності визначення довговічності матеріала за умов повзучості за рахунок використання достовірних оцінок поточного стану матеріалу, які характеризують міру вичерпання його довговічності. Названа мета досягається за рахунок того, що у відповідному способі визначення довговічності матеріала за умов повзучості, згідно якому зразок матеріалу піддають довготривалому статичному навантаженню, визначають деформацію повзучості, по ділянці сталої повзучості визначають параметри матеріала, які спільно з деформацією повзучос гі використовую! ь для розрахунку часу до руйнування, яке приймають за довговічність, зразок матеріалу додатково випробовують на короткотривалу міцність, впродовж довготривалого статичного навантаження через рівні проміжки часу визначають три поточних значини накопиченого пошкодження зразка і враховують характеристики короткотривалої міцності та визначені величини накопиченого пошкодження у процесі розрахунку часу до руйнування. Співставлення запропонованого рішення з прототипом [2J показує, то спосіб, який заявляється, відрізняється від відомого тим, що зразок матеріалу випробовують на короткотривалу міцність, у процесі довготривалого статичного навантаження через рівні проміжки часу визначають три поточних значини накопиченого за умов повзучості пошкодження зразка і враховують характеристики короткотривалої міцності та визначені величини пошкодження в розрахунках часу до руйнування. Таким чином, спосіб, який заявляється відповідає критерію винаходу "новітність". На відміну від інших технічних рішень [1, 3], в способі, що описується, іа рахунок введення нових дій - випробування зразка матеріала на короткотривалу міцність та визначення трьох поточних величин пошкодження матеріала, вирішується задача більш точного визначення часу до руйнування зразка матеріала. Таким чином, ознаки, які відрізняють спосіб, що заявляється, проявляють нову якість і тому забезпечують цьому технічном} рішенню відповідність до критерію винаходу - "суттєві відмінності". Позитивний ефект за умов реалізації запропонованого способа досягається за рахунок більш достовірної оцінки поточного стану маїеріалу. Фі Ч . і. - Діаграма деформування матеріалу в координатах "істинне напруження S- істинна деформація є. °гь1 . 2 , - Схема апроксімації кінетичної кривої пошкодження дугою кола. . 3. - Результати співставлення розрахункових кінетичних кривих пошкодження з даними досліду для сплаву ХН55МВЦ за температури 650 °С та рівнів напруження 200 і 250 МПа. Спосіб реалізується наступним чином. Зразок матеріалу, що досліджується, піддають короткотривалому статичному навантаженню за певних температурних умов. За результатами експерименту будується крива деформування в координатах "істинне напруження S — істинна деформація є" (Усі. 1). За цієї ж температури зразок матеріала піддається довготривалому статичному навантаженню за умов певного напруження. Через рівні проміжки часу вимірюються три поточних значини накопиченого пошкодження матеріала зразка. По завершенні першого відрізку часу tt = t зразок розвантажується і визначається пружна компонента деформації с" як різниця між повною деформацією у наваніаженому стані с' та величиною деформації повзучос і і €1 у розвантаженому Є' =€' -Є \Є 1 = ІП(1 + £ 1 ). (2) По отриманій знач и ні ее за допомогою діаграми S - є (мал. 1) визначає і ься величина істинного напруження St і відповідна йому значима повної деформації є' S ,= E e% (3) де Е- модуль пружності матеріалу. В подальшому для описування діаграми S- є використовується співвідношення Рамберга-Осгуда m і S=Re , (4) Де R і т - матеріальні константи. Враховуючи ту обставину, що питома робота деформації за умов розтягування зразка матеріала дорівнює площі діаграми розтягу S є а ( = jf(e)de, о пошкодження матеріала зразка (5) на протязі і-го відрізку часу /,-складатиме щ (6) а, де а е — jf(e)de - питома робота деформації, яка була зреалізована при о напруженні St Іншими словами, у цій роботі за критерій руйнування приймається питома робота деформації, яка реалізується за напруження, що дорівнює межі міцності Su на діаграмі розтягу. = Аналогічні операції здійснюються для відрізків часу ^ Отримані знаними накопиченого пошкодження