книги / Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов

Для вычисления функций / х (е) и Fx (ек) можно использовать данные табл. 17.

4. После испытания образца проверяют выполнение условия инициирования усталостной трещины, т. е. условия

Если это условие не выполняется, испытание повторяется при меньшей нагрузке Qt инициирования усталостной трещины.

5. На основании результатов испытания образца первоначаль­ ных размеров D0 и d0 по формуле (П.7) определяется значение

условия (П.1) и (П.2) для образца начальных размеров не выполня­ ются, эксперимент надо повторить на образцах с большими зна­ чениями d и D.

6.Если размеры образца d и D найдены такими, что удовлетво­ ряют условиям (П.1) и (П.2), то испытание надо повторить не менее как на трех образцах найденного размера.

7.Оценка характера разрушения на основании анализа поверх­ ности излома служит качественной характеристикой.

8.Исходные данные и результаты каждого испытания образца фиксируют в протоколе испытания. В графе «Примечание» запи­ сывают «достоверно», если полученные результаты удовлетворяют признакам полноценности испытания, предложенным в настоя­ щей рекомендации, а если не удовлетворяют, делают запись «условно».

В заключении отметим одну из возможных форм модификации предложенной методики, когда для определения вязкости разру­ шения К1с достаточно пластичных материалов используются об­ разцы малых размеров. Суть этой модификации заключается в следующем. На основании результатов работы [86] и некоторых обобщений [124] можно получить формулу

связывающую величину разрушения К\с с механическими харак­ теристиками материала (т5 — предел текучести на сдвиг; Е — мо­ дуль Юнга; v — коэффициент Пуассона; яр — относительное суже­ ние гладкого образца) и структурным параметром р0 (например, размер зерна). Так как с изменением температуры структурный параметр р0 не изменяется, то, определив по изложенной выше методике на малых образцах при низкой температуре (например, температуре жидкого газа Т =• — 196° С) величину К\с и характе­ ристики Ts, Е, v и яр по известным методикам, можно по фор­ муле (П.10) найти структурный параметр р0. Затем, »для необхо­ димой температуры определяются только характеристики Е, т5,

л?, ф и на основании формулы (П.10), а также используя найден­ ное значение р0, вычисляется искомая характеристика К\с. Такой подход является особенно эффективным при определении вязкости разрушения К ic для достаточно пластичных материалов, когда обычные методики предусматривают образцы больших размеров.

Рекомендуемая форма протокола испытания на статическое растяжение или изгиб цилиндрического образца с кольцевой трещиной для определения характеристики трещиностойкости материалов К1с

Тип заготовки Марка разрывной машины .............................

Оборудование для инициирования усталостной трещины (указать марку токарного станка, на котором выводится трещина, а также способ кругового изгиба: трехили четырехточечный)

Приложение 2

Сравнение данных по трещиностойкости

некоторых материалов, полученных на различных схемах нагружения образцов

Т а б л и ц а 18

Значения трещиностойкости для некоторых конструкционных материалов

Сопротивление материала хрупкому раз­ рушению (распространению трещины) во многом зависит от того, в каком конструктивном элементе он используется. Так, в элемен­ тах малых сечений, где имеет место насыщенность полосами сколь­ жений и, таким образом, повышенная разгрузка в окрестности кон-; тура трещины, величина трещиностойкости значительно больше, чем в крупногабаритных элементах из того же материала. Малое сопротивление материала распространению трещины особенно часто наблюдается тогда, когда он находится в условиях состоя­ ния плоской деформации. Характеристику трещиностойкости ма­ териала в этом случае обозначают К\С1 а для других случаев (тонких пластин или стержней) — просто К с с указанием сечения материала.

Характер величины трещиностойкости материала, определен­ ной экспериментальным путем, во многом зависит от силовой схе­ мы разрушения образца с трещиной, которая положена в основу экспериментальной методики. Если испытуемые образцы представ­ ляют собой тонкие пластины, то найденное при этом значение Кс характеризует трещиностойкость материала только испытывае­ мой толщины и является завышенным (в ущерб запаса прочности) для материалов большей толщины.

Для определения величины К\с — надежной характерис­ тики склонности материала к хрупкому разрушению в условиях произвольного конструктивного использования — необходимо ис­ пытывать такие образцы с трещинами, размеры которых обеспе­ чивают выполнение условий автомодельности зоны предразрушения в окрестности контура трещины.

Ниже приводятся таблицы со значениями трещиностойкости и другими механическими характеристиками широко распростра­ ненных материалов и сплавов. При этом указываются работы, где эти величины определены и по какой схеме нагружения (рис. 115-124).

Рис. 123. Схема нагружения призма­ тического образца при несимметричном

4о- > 0,05) изгибе [146].

Рис. 124. Схема нагружения цилиндрического образца с кольцевой тре-

- * ) ■