SU1651150A1 - Способ определени повреждаемости металла конструкции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к механическим испытани м и, в частности, к определению повреждаемости металла конструкции в услови х усталости и ползучести о Цель изобретени  - повышение точности за счет учета момента перехода микродефектов в микротрещину . Образцы материала конструкции циклически нагружают и при двух временах наработки стро т зависимости от температуры предельных коэффициентов поперечного сужени . Разность экстремальных значений коэффициентов поперечного сужени  указанных зависи - мостей определ ют в качестве характеристики повреждаемости конструкции. 2 ил. § (Л с

Description

Изобретение относитс  к механическим испытани м, к способам определени  повреждаемости металла конструкции в услови х усталости и ползучести.

Цель изобретени  - повышение точности за счет учета момента перехода микр одефектов в микротрещину.

На фиг. 1 показаны зависимости от температуры коэффициентов поперечного сужени  при двух временах наработки; на фиг. 2 - зависимости коэффициента сужени  от числа циклов наработки при различных уровн х нагрузки дл  стали 12 X 1 МО.

Устройство дл  реализации способа представл ет собой испытательную машину дл  циклических нагружений, позвол ющую нагружать образцы раст жением-сжатием при повышенных температурах в жестком режиме, и снабжено средствами определени  коэффициента поперечного сужени .

Способ реализуетс  следующим образом .

При времени наработки Јj вырезаетс  из исследуемой конструкции металл дл  изготовлени  гладких цилиндрических образцов с соотношением длины к диаметру 10. Количество образцов не менее 8 шт. На разрывной машине по заданному режиму нагружени  испытывают по два образца в диапазоне исследуемых температур. Режим нагружени  задаетс  по деформации (жесткий режим нагружени ) и принимаетс  на основании исследований реальных эксплуатационных режимов работы оборудовани . При

О СП

ел

31

задании режимов испытани  образца на разрывной машине должен имитироватьс  по крайней мере один цикл, включающий три фазы: нагружение, выдержку под нагрузкой, разгружение, при многократном повторении.

Не исключена возможность реализации и второго цикла, включающими ре жим частичной разгрузки. Опыты провод т до полного разрушени  образцов и определ ют предельный коэффициент У поперечного сужени .

Через промежуток времени, соответствующий времени наработки используе- мого металла Ј л , провод т повторные испытани  по описанной методике.

Дл  различных времен наработки ф, и С г в заданном интервале температур Т стро т кривые Ј(Т).

В зоне экстремума (фиг. 1) определ ют изменение коэффициента сужени  й(дл  различных времен наработки оборудовани . Определив динамику изменени  сужени  по отношению к исходному состо нию, наход т допускаемое количество N циклов работы элементов оборудовани .

Ресурс повреждаемости металла от циклической нагрузки определ етс  как соотношение фактического количества циклов к допускаемому.

В предположени х о линейном суммировании повреждений, справедливости уравнени  Коффина и уравнени  малоцикловой усталости в виде

.. Јeu

i-e216cu

C™1 G| U

Ј«, Nt(-jЈX,

40

f

де m,m - параметры испытани  материала на выносливость соответственно до по влени  и после по влени  микро- 45 трещины;

ЈQ{ - амплитуда пластической деформации;

. N, - базовое количество циклов

при испытании на МЦУ дл  50 высокотемпературных металлов;

N 10000 циклов,

G 1V1 - предел выносливости мате 1 NO

риала; Сц - логарифмическа  деформаци 

пластичности, ---ч

(jp/Ј - текущее значение коэффициента поперечного сужеч ни  (равномерна  часть), можно получить значение числа циклов до по влени  микродефекта как точку перелома на кривой N- Ј,

Использовав уравнение Мэнсона дл  св зи напр жений 0 с пределом выносливости

,

можно получить зависимость долговечности от & (f как параметра повреж-1 денности.

Предположив, что ( « 1, получают

25L. 1п()

ш-та 4

- исходное значение коэффициента равномерности сужени ;

(1)

5

0

5

0

В -

П p

5

0

5

посто нна  величина дл  конкретной марки стали при заданном уровне амплитуды напр жений .

и м е р. Определ ют ресурс повреждаемости тонкостенного высокотемпературного гиба 273x11 мм в раст нутой зоне через 60 тыс.ч. Исходное состо ние металла гиба в раст нутой зоне соответствует норматив- кому с пластичностью 5%. Количество пусков-остановов, . Измеренна  овальность 4%. Расчетные параметры среды: ,7 МПа, t 545°C.

Местные напр жени  (МПа) в раст нутой зоне с учетом овальности описываютс  уравнением

где (f 4 - коэффициент, учитывающий овальность;

1,088; °ви ,7 МПа.

По результатам гор чих испытаний образцов на раст жение дл  исходного состо ни  и через 60 тыс.ч при жестком режиме нагружеии  по экспоненциальному закону, соответствующему изменению овальности гиба, получают значение изменени  коэффициента равномерного сужени  в зоне экстремума , равное 3,5%. Деформаци  пластичности металла гибов в раст нутой зоне 5%.

Р

Вл

В соответствии с формулой (1) дл  стали 12 X 1 МО при 545°С дл  дискретного уровн  напр жний стро т зависимость (фиг. 2) допускаемого количества циклов от коэффициента равномерного сужени . При текущем значении ,,5% и напр жении 100 МПа допускаемое количество цик- тюв равно 800,0. Отсюда повреждае 450 п „ юсть гиба N ggQ 0,56.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  повреждаемости металла конструкции в услови х усталости и ползучести, заключающийс  в том, что образцы из материала конструкции нагревают и циклически нагружают в жестком режиме при параметрах нагружени , соответствующих услови м эксплуатации конструкции, и определ ют при различных температурах предельные коэффициенты поперечного сужени , по которым суд т о повреждаемости металла конструкций, о т личающийс  тем, что, с целью повышени  точности за счет учёта момента перехода микродефектов в микротрещину , определ ют экстремальные значени  зависимостей от температуры

   5 предельных коэффициентов поперечного сужени  при двух разных временах нагружени , а о повреждаемости суд т по разности этих экстремальных значений .

   Фиг.1