Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОБУСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз .Советскик
Сециеектичеснив
Ресйубаия
yt>9 l 7046 (61) Дополнительное к авт. саид-ву
}51 } М. Кл.д (22) Заявлено 090178 (21) 2568192/25-28 с присоединением заявки ¹ а О1 И 3 00
Государственный комитет
СССР ио деяам изобретеиий и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 30.03,82. Бюллетень ¹ 12 (53} УДК 620 ° 1 (088.8) Дата опубликования описания 30. 03. 82 (12) Авторы изобретения
М.Я.Бедкин и Л.М,Белкин (.З, t
1 (71) Заявитель
Краматорский индустриальный и (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО
КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ
НАПРЯЖЕНИЙ
Изобретение относится к ИсслЕЩР; ванию Физических свойств вещества и может быть использовано для определения коэффициента концентрации и - 5 пряжений на образцах.
Известен способ определения Коэффициента концентрации, при котором подвергают исследованию напряженное состояние модели детали, изготовлен- . ной иэ органического стекла. Для выявления более точной и полной картины распределения напряжений с обеи» сторон модели наклеивают теиэодетчики. Деформации замеряют прибором (5 и по его показаниям рассчитывают напряжении (1).
Наиболее близким к предлагаемОму по технической сущности и достигаемому результату является способ опре «еления теоретического коэффициента концентрации напряжений,при котором на образцы из стали наносят исследуемые концентраторы и подвергают образцы. усталостным испытаниям. На образцы также наклеивают тензодатчики; а в качестве аппаратуры используют электронный измеритель деформаций, по показаниям которого определяют исследуемые напряжения--(2). 30
Недостатками известных способов являются сложность в проведении испытаний и использование большого количества специальной аппаратуры.
Цель изобретейия — упрощение аппаратурной т»еализацйи.
Поставленная цель достигается тем, что в .способе определения теоретического коэффициента концентрации напряжений путем усталостных испытаний образца с исследуемым концентратором испытаниям подвергают серию образцов, на каждый из которых наносят дополнительный концентратор известной величины, но разной для каждого иэ образцов серии, сечение образца в зоне дополнительного концентратора для всей серии выполняют равным сечению образца в зоне исследуемого концентратора, а значение коэффициента концентрации напряжения исследуемого концентратора. выбирают как величину, лежащую в интервале между значениями коэффициентов, характеризующих дополнительные концентраторы образ" цов, разрушившихся по исследуемому и дополнительному концентраторам напряжений.
917046
На фиг, 1 и 2 представлены исследуемые образцы.
Образцы с исследуемым и дополнительным (эталонным) концентраторами подвергают усталостным испытаниям так, чтобы номинальные напряжения в зоне исследуемого и эталонного концентраторов были равными. Это достигается, например, при испытании образцов по схеме чистого изгиба.
Образцы доводят до разрушения и оценивают место разрушения, полагая при этом, что разрушение происходит в месте наиболее высокого уровня концентрации напряжений. Испытывают несколько образцов (серию из 3
5 шт.), отличающихся по величине эталонного концентратора. Определяют значение исследуемого концентратора как величину, лежащую в интервале между значением коэффициента, при котором образец разрушается по известному концентратору, и значением, при котором образец разрушается по исследуемому концентратору. Геометрия известного (эталонного) концентратора, например надрез, должна быть такой, чтобы на разных образцах обеспечить разные значения коэффициента, изменяющиеся с определенным шагом. При этом должно соблюдаться условие F цссл и <ИХ где К " и К "" - соответственно минимальное и максимальное значения эталонного коэффициента концентрации напряжений1
K - значение исследуе1 мого коэффициента концентрации напря- . жений.
Путем сравнения мест разрушения методом последовательного приближения устанавливают значение теоретического коэффициента концентрации напряжений у исследуемого концентратора. Точность метода зависит от числа образцов в серии. При испытании 4 - 5 образцов погрешность не превышает 2 %.
Пример 1. Определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений при изгибе у впадины зубьев. "С этой целью изготавливают образцы (фиг. 1) из стали 65Г, на которые наносят дополнительные концентраторы известной величины. В данком случает. выполняют надрезы с различным радиусом закругления дна p . Теоретический коэффициент концентрации напряжений определяют по номограммам Нейбера. Изготавливают пять образцов, которые отличают" ся геометрией эталонного коэффициента. Первый образец имеет надрез с коэффициентом концентрации напря5 !
О
f5
2О
40 жений K = 2,25, второй с К = 2,35, 4 третий с К =г 2,45, четвертый с
K = 2,55 и пятый с Kg = 2,65.
Образцы подвергают усталостным испытаниям на гидропульсаторе МУП-50.
Напряжение составляет 65 кгс/мм .
Схема нагружения — чистый изгиб.
В результате испытаний установлено, что образцы с эталонным надрезом, при котором К1 =2,25; К 2,35;
K = 2,45, разрушаются по впадине зуба (исследуемый концентратор), образцы с эталонным надрезом, при котором К 2,55 и Kl =2,65, разрушаются па нанесенному надрезу. Следовательно, искомый коэффициент концентрации напряжений больше 2,45 и меньше 2,55, и было принято К " .=2,5.
Погрешность такого определения составляет (К - 2,50) (0,05 или относительная погрешность оЯ-. = 23, Пример 2. Изготавливают 24 образца из стали 45 (Фиг. 2), причем коэффициент концентрации напряжений в надрезе R и в галтели И,= 0,72 составляет одну и ту же величину, равную 2,3 (величина К для надреза определяется по Иейберу, для галтели — по Питерсену).
Образцы подвергают усталостным испытаниям на машине МУП-6000, обеспечивающей нагружение по схеме чистого изгиба, при номинальном напряжении 12 кгс/мм .
В результате испытаний по галтели разрушается ll образцов, -по надрезу
13, т.е. примерно одинаковое количество, так как теоретические коэффициенты концентрации напряжений в обоих сечениях равны. Разрушений по галтели R = 2 нет, что связано с более низким значением теоретического коэфФициента концентрации напряжений у этой галтели.
Предлагаемый способ упрощает определение теоретического коэффициента концентрации напряжений на образцах и не требует использования специальной дорогостоящей аппаратуры.
Формула изобретения
Способ определения теоретического коэффициента концентрации напряжений путем усталостных испытаний образца с исследуемым концентратором, отличающийся тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации, испытаниям подвергают серию образцов, на каждый из которых наносят дополнительный конденсатор известной величины, но разной для каждого из образцов серии, сечение образца в зоне дополнительного концентратора для всей серии выполняют
917046
Составитель А.Елкин
Редактор Н.Гришанова Техред Т. Маточка Корректор А.Дзятко
Заказ 1877/62 Тираж 883 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
t филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 равным, сечению образца в зоне исследуемого концентратора, а значение коэффициента концентрации напряжения исследуемого концентратора выбирают как величину, лежащую в интер.вале между значениями коэффициентов, характеризующих дополнительные концентраторы образцов, разрушившихся по исследуемому и дополнительному концентраторам напряжений.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Андреев А.В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин. М., Машиностроение, 1976, с. 21 — 22.
2. Андреев A.Â. Инженерные методы определения концентрации напряжений s деталях машин. М., Машиностроение", 1976, с.27-29(прототип).