Способ определения предела текучести
Реферат
Использование: в области пластометрических испытаний металлов, при исследовании механических свойств упрочняющихся материалов, в частности при определении прочностных характеристик, а именно предела текучести материалов при сдвиге. Технический результат: повышение точности результатов определения предела текучести материалов за счет определения напряжений через силовой параметр, характеризующий объемное напряженное состояние образца, и определяемый без погрешностей, связанных с влиянием внешнего трения между торцами образца и элементами, передающими усилие сжатия. Сущность изобретения: в кольцевом образце 1 начальной высотой h перед его поэтапным нагружением осевыми сжимающими усилиями размещают эластичный наполнитель 2 и нагружают их одновременно. После сжатия образца до высоты hi измеряют внутренний di и наружный Di диаметры образца, определяют внутреннее давление наполнителя в кольцевом образце q и строят кривую упрочнения K = K[ln(h/hi)] для материала образца, определяя предел текучести при сдвиге K. 1 ил.
Изобретение относится к пластометрическим испытаниям металлов и может быть использовано при исследовании механических свойств упрочняющихся материалов, а именно при определении прочностных характеристик и, в частности, предела текучести материалов.
Известен способ определения предела текучести материалов, при котором цилиндрические образцы с отношением высоты к диаметру 1:2 испытывают на сжатие, определяют деформации образца, сжимающие нагрузки и по ним определяют предел текучести материала [1] Недостатком данного способа является сложность испытаний ввиду необходимости использования тензометров, что ограничивает возможности использования способа. Кроме того, результаты испытаний имеют погрешность, так как при определении прочностных характеристик полагают, что в процессе нагружения возникает одноосное напряженное состояние, и определяемые напряжения при построении кривых упрочнения пропорциональны регистрируемому усилию осевого сжатия, величина которого искажается ввиду действия контактных сил трения между торцами и плитами испытательной машины. Практически в процессе осевой осадки образец утолщается и в нем возникает объемное напряженное состояние. Таким образом, использование способа приводит к получению некоррективных результатов со значительной погрешностью или требует сложной методики расчета. Известен способ испытания на прочность при сжатии, по которому осаживают кольцевые образцы, по результатам испытаний строят кривые деформационного упрочнения [2] Этот способ позволяет частично снизить отрицательное влияние внешнего трения между торцами образца и плоскими элементами, передающими усилие сжатия путем уменьшения площади торцевых поверхностей образцов, и тем самым повысить точность результатов испытаний. Однако в процессе осевого сжатия кольцевого образца наблюдается утолщение его стенок, сопровождающееся увеличением наружного диаметра при неизменном внутреннем диаметре, которое приводит к увеличению площади торцевых поверхностей образца, и, следовательно, к увеличению внешнего трения. Кроме того, утолщение стенок кольцевого образца свидетельствует о возникающем в нем в процессе осевого сжатия объемном напряженном состоянии. Для вычисления напряжений в известном способе используют методику расчета для одноосного напряженного состояния, определяя их через параметр усилия осевого сжатия. Это не позволяет получить результаты с достаточной степенью точности. Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность результатов определения предела текучести материалов за счет определения напряжений через силовой параметр, характеризующий объемное напряженное состояние образца, и определяемый без погрешностей, связанных с влиянием внешнего трения между торцами образца и плоскими элементами, передающими усилие сжатия. Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе определения предела текучести материалов, по которому кольцевой образец нагружают сжимающими усилиями по торцовым поверхностям, определяют деформации образца и по ним предел текучести материалов, в образце размещают эластичный наполнитель и нагружают их одновременно, определяют внутреннее давление g наполнителя, а предел текучести К при сдвиге вычисляют по формуле K , где l ; A + ; B ; C + , где h0 начальная высота образца; d0 начальный внутренний диаметр образца; D0 начальный наружный диаметр образца; di внутренний диаметр образца после сжатия на i-м этапе нагружения; Di наружный диаметр образца после сжатия на i-м этапе нагружения. На чертеже показана схема испытания кольцевых образцов при определении предела текучести материала. Кольцевой образец 1 с наружным диаметром D0, внутренним диаметром d0 и высотой h0 заполняют эластичным наполнителем 2 в виде цилиндра диаметром d0 и устанавливают в контейнер 3 с месдозой 4 для определения внутреннего давления наполнителя. Пуансоном осевого сжатия 5 поэтапно производят осадку кольцевого образца 1 с наполнителем 3 до высоты hi. Замеряют внутренний диаметр di осажденного образца (наружный диаметр остается неизменным Di D0, т. к. осадка производится в контейнере). По прогибу пластины 6 местозы 4 определяют внутреннее давление эластичного наполнителя q в кольцевом образце. Затем строят кривую упрочнения К k(i) для материала образца, определяя предел текучести при сдвиге k по формуле K , где l ; A + ; B ; C + П р и м е р. Для определения предела текучести при сдвиге К материала АМг-3М испытывались кольцевые образцы с наружным диаметром Dо= 120 мм, внутренним диаметром dо 117 мм и высотой h0 7 мм с эластичным наполнителем в виде цилиндра диаметром d' 117 мм, выполненного из полиуретана СКУ-7Л (см. таблицу). Полученные значения предела текучести при сдвиге k аппроксимируются функцией К 267,4 i.Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ материалов, по которому кольцевой образец нагружают сжимающими усилиями по торцевым поверхностям, определяют деформации образца и по ним предел текучески материала, отличающийся тем, что в образце размещают эластичный наполнитель и нагружают их одновременно, определяют внутреннее давление q наполнителя, а предел текучести при сдвиге K вычисляют по формуле где hо начальная высота образца; dо начальный внутренний диаметр; Dо начальный наружный диаметр; di внутренний диаметр образца после сжатия на i-м этапе нагружения; Di наружный диаметр образца после сжатия на i-м этапе нагружения.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2