Способ оценки влияния ассиметрии цикла на предел выносливости материала

Способ оценки влияния ассиметрии цикла на предел выносливости материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к усталостным испытаниям, а именно к способам оценки влияния асимметрии цикла на предел выносливости материала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения предела выносливости жаропрочных материалов как при постоянной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружения менее единицы, но не более минус двух. Определяют при циклическом изменении температуры пределы длительной прочности на растяжение и сжатие и предел выносливости при симметричном цикле, по которым судят о пределе выносливости при асимметричном цикле, коэффициенте асимметрии -2≤R*981. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4270459/25-28 (22) 30.06.87 (46) 23.03.90. S . у (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) А.Н.Ветров, В.И.Молодкин и Ю.А.Никитин (53) 620 ° 178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 9 1377660, кл G 01 N 3/32, 1985.

Гвоздицкий И.И. Исследование долговечности... . Приложение автореф, канд. дис. — Киев, 1974. (54} СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ АСИММЕТРИИ ЦИКЛА HA ПРЕДЕЛ ВЫНОСЛИВОСТИ

МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к усталостным испытаниям, а именно к способам

Изобретение относится к усталостным испытаниям, к способам оценки влияния асимметрии цикла на предел выносливости материала.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения предела вы-. носливости жаропрочных материалов как при постоянной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом .изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружения менее единицы, но не более минус двух.

На фиг.1 показаны циклы изменения нагрузки и температуры; на фиг 2 кривые зависимости предела выносливости от среднего напряжения; на

„„SU„„1552061 А 1 (51) 5 G 01 N 3/32 // С 01 N 3/18 оценки влияния асимметрии цикла на предел выносливости материала. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения предела выносливости жаропрочных материалов как при постоянной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружения менее единицы, но не более минус двух. Определяют при циклическом изменении температуры пределы длительной прочности на растяжение и сжатие и предел выносливости при симметричном цикле, по которым судят о пределе выЯ носливости при асимметричном цикле, коэффициенте асимметрии -2 R 1.

3 ил.

С:: фиг.3 — данные по определению уста- лостных характеристик сплава ЖС6Ф.

Устройством для реализации способа служит испытательная машина, позволяющая нагружать циклически образцы при синхронном нагрузке термоциклировании, позволяющая испытывать образцы на длительную прочность.

Способ осуществляют следующим образом.

Для заданного режима испытаний в неизотермических условиях при синфазном изменении температуры и нагрузки по пилообразному циклу (фиг. 1) устанавливают максимальное Тмакс и и.минимальное Т „„ значения температуры.

Испытывают три группы образцов жаропрочного материала на одной заданной базе испытаний.

Образцы одной группы испытывают при циклическом изменении температуры и размахе напряжений (Ьб), равном нулю (коэффициент асимметрии равен

R = 1), и определяют предел длительной прочности на сжатиеб ск

10 о

Образцы другой группы испытывают при циклическом изменении температуры и размахе напряжений (48), равном ( нулю (коэффициент асимметрии равен

В. = 1), и определяет предел длитель- .15 ной прочности на растяжение G 0 ст о

Образцы третьей группы испытывают ! ! при циклическом изменении температуры и симметричном цикле изменения нагрузки (коэффициент асимметрии равен 20

R -1) и определяют предельный размах циклического напряжения 2б, .

Значения скорости изменения нагрузки и скорости изменения температуры выбирают таким образом, чтобы измене- 25 ние температуры и нагрузки осуществлялось синфазно.

На основании испытаний образцов всех групп размах напряжений Ь5 при любом среднем на- 30 пряжении цикла g на заданной базе испытаний при любой степени асигаиьтрии, которая лежит в диапазоне коэф= фициентов асимметрии R,„ равном

+1) К -2, рассчитывают по формуле P.

Ь(5 =Ьб. - — + (" + )

4-1 +1 g 1I -1 я.

2 . 2 уоо 2 а где A = 6 /б а предел вйносливости„соответствующий заданной базе 6, определяют по формуле

П,р и м е р. Испытанию подвергают образцы жаропрочного материала ЖСбФ.

Эксперимент проводят на испытательной установке, например УИЭ-10TN которая дополнительно оборудована системами циклического нагрева образцов электрическим током, охлаждения сжатым воздухом и контроля параметров испытаний. Доработанная установка обеспечивает возможность испытаний цилиндрических образцов диа- метром 5 мм и длиной рабочей части

25-30 мм по схеме циклического неиэотермического нагружения.

Изменение температуры образцов в цикле их нагружения производят по режиму Тмин Тмо,кс = 600 950 С, охватывающему наибольшую часть диапазона максимальных и минимальных температур реальных циклов для деталей, изготовленных из сплава ЖС6Ф.

Образцы жаропрочного материала

ЖС6Ф делят на три группы ло несколько образцов и выбирают базу испытаний для всех образцов, например

10 циклов .

Образцы первой и второй групп испытывают по реж"му Тми„. моио о

600 950 С, условная скорость нао грева и охлаждения 50 С/с, размах напряжений равен н5лю (Ьб= О), сред-. ним напряжением цикла ((5 ). варьируют таким образом, чтобы определить пределы длительной прочности на сжатие и растяжение Q P которые соаот о о lff o ответствуют выбранной базе испытаний

10 циклов. Результаты испытаний поз-, воляют установигь, что б о =3 10 ИПа, а б " = 620 ИПа. о

Образцы третьей группы испытывают по режиму: Т дц Т ркс -600.о-950 С среднюю скорость приложения и снятия напряжений принимают постоянной

90 МПа/с, скорость нагрева и охлаждения в условиях неизменного pasMaxa температур (ЬТ = 350 С) определяют в зависимости от размаха напряжений (h5) в цикле, и величина АТ/tä =

= Ь Т/t (где t u t — длительносох ох ти полуциклов) составляет при экспериментальной проверке на различных базах 35-100 С. Результаты испытаний позволяют установить, что Ьб„=

680 MIa.

На основании проведенных испытаний производят расчет предельного, размаха напряжений Ь8 при любом среднем напряжении цикла 5» для базы испытаний 10" циклов в диапазоне коэффициентов асимметрии R равном

+ 1 + R Ъ -2, по формул е -1 g +1 б,З-.1 1

SG= Ьб - — +

2 2 (краст 2 ) + дож о

ll д ас;т о1о

Результаты расчета представлены на фиг.2 (кривая 1) (результаты экспериментальной проверки представлены в виде т оч ек) .

Проверку адекватности предлагаемой зависимости, которая подтверж30

5 15520 дает закономерность изменения предельных напряжений в условиях синфазного изменения температуры и нагрузки при заданной базе испытаний, проводят на образцах сплава ЖС6Ф при Тмин Т м«н 600 850 С, Тмин

= Тм к. = 600 950 С, Тм«н = Тм«кс =

=600 1050 С, а также на образцах из сплава ЖС6Ф при Тмин Тмакс 10

= 350 1000 С и сплава ЭИ-437Б при

Тмин Тм«нс =250 900 С.

Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных оценок показывают, что расхождение между ними составляет от 3 до 57, что значительно меньше разброса результатов эксперимента, и поэтому несущест венно.

На фиг.2, например, представлены 20 результаты проверки предлагаемой расчетной зависимости, полученные путем сопоставления расчета со статистическими оценками экспериментальных характеристик малоцикловой усталос- 25 ти (фиг.3) сплаве ЖС6Ф (ТмдцТм«„» =

= 600 950 С) при различной асимметрии нагружающего цикла.

Экспериментально установлен диапазон коэффициентов асимметрии k равный +1 Êò -2, который обусловлен устойчивостью образца на сжатие.

Например, образец из сплава ЖС6Ф теряет устойчивость при (рм«н =600 MIa и R = -2 после 25 циклов нагружения.

На фиг.3 представлены графики зависимости Ьв, G от N npH К = -2 (линия 1), при R -1, „„= G (линия 2), при R = О, Ьб = б „(линия 3), при R 1, Ьб О, б„, = Д„„, (линия 4),>40 при R 0,4 (линия. 5) .

61

Фо р мула изобретения

Способ оценки влияния асимметрии цикла на предел выносливости материала, заключающийся в том, что определяют предел выносливости материала при симметричном цикле и прочностные характеристики материала при . растяжении и сжатии, по которым оценивают предел . выносливости материала при асимметричном цикле, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения определения предела выносливости жаропрочных материалов как при постоянной температуре, так и при синхронном нагружению циклическом изменении температуры при коэффициенте асимметрии цикла нагружения менее единицы,. но не более минус двух, .в качестве прочностных характеристик материала при растяжении и сжатии определяют соответствующие пределы длительной прочности в условиях циклического изменения температуры, а предел выносливости бР асимметричного цикла определяют из соотношения

6 =б+б — — +

1-1

2 бсср/ б Расу °

no mO среднее напряжение цикла ; предел выносливости при, симметричном цикле; где Я

А,„

5„

g C c.

Ф

@pact

%o соответствующие пределыдлительной прочности.

1552061

3щ,ипи арпа

700

600

Составитель Д.Поспелов

РедактоР И.ДеРбак ТехРед N.Коданиц Корректор Т.Палий

Закаэ 325

Тираж 506

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,,ул. Гагарина, 101

М та

6 2 В ФЕ67д Ю Е Э Р В Ф Юб д 104

10-12 И У 18 N42Г936М О $230 Зф88 Фg 2 1уМ

Фиг.3