RU2017115C1

RU2017115C1 - Method of material fatigue test

Info

Publication number: RU2017115C1
Authority: RU
Inventors: Н.В. Олейник; С.П. Скляр; В.М. Бессараб; А.В. Коноплев
Original assignee: Олейник Николай Васильевич; Скляр Светлана Петровна; Бессараб Вадим Максимович; Коноплев Анатолий Васильевич
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: one lot of specimens is loaded from the stress level exceeding the expected fatigue limit, and the other (at similar rates of stress growth) - from the level not exceeding the fatigue limit. To enhance the information truth of the method due to determination of all parameters of the fatigue curve, the first lot of specimens is loaded at different rates of stress growth, one of which equals zero. EFFECT: enhanced accuracy.

Description

Изобретение относится к машиностроению, к способам построения усредненной кривой усталости образцов и деталей путем испытаний их плавно возрастающей нагрузкой. The invention relates to mechanical engineering, to methods for constructing an average fatigue curve of samples and parts by testing their smoothly increasing load.

Известен способ испытания материалов на усталость, заключающийся в том, что одну партию образцов материала нагружают от уровня напряжения выше предела выносливости материала, а другую - при одинаковых скоростях роста напряжений - от уровня, не превышающего предел выносливости. A known method of testing materials for fatigue, which consists in the fact that one batch of samples of the material is loaded from the voltage level above the fatigue limit of the material, and the other, at the same rate of growth of stresses, from a level not exceeding the fatigue limit.

Недостаток способа - ограниченные возможности: при испытаниях определяют только один параметр кривой усталости - предел выносливости. The disadvantage of this method is its limited capabilities: during testing, only one parameter of the fatigue curve is determined - the endurance limit.

Цель изобретения - повышение информативности за счет определения всех параметров кривой усталости. The purpose of the invention is to increase the information content by determining all the parameters of the fatigue curve.

С этой целью нагружение первой партии образцов осуществляют при различных скоростях роста напряжений, одна из которых равна нулю. To this end, the loading of the first batch of samples is carried out at various stress growth rates, one of which is zero.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Первый образец нагружают при постоянной скорости α роста напряжений от начального уровня σ₁ ¹ выше ожидаемого предела выносливости σ_R и фиксируют разрушающее напряжение σ_p ¹ .The first sample is loaded at a constant rate α of stress growth from the initial level σ ₁ ¹ above the expected endurance limit σ _R and the breaking stress σ _p ^{1 is} fixed.

Исходя из степенного уравнения кривой многоцикловой усталости в виде
σ^m N = σ_R ^m N_G = 10^c , (1) где σ и N - текущие напряжение и число циклов до разрушения;
m, σ_R (или N_G), С - параметры; N_G - абсцисса точки перелома кривой усталости, и линейной гипотезы суммирования усталостных повреждений, записывают условие разрушения в виде
( σ_p ^I )^m ⁺ ¹ - (σ₁ ^I )^m ⁺ ¹ = α ( m + 1 ) ˙ 10^c .Based on the power equation of the multi-cycle fatigue curve in the form
σ ^m N = σ _R ^m N _G = 10 ^s , (1) where σ and N are the current stress and the number of cycles to failure;
m, σ _R (or N _G ), С - parameters; N _G - abscissa of the point of fracture of the fatigue curve, and the linear hypothesis of the summation of fatigue damage, write down the fracture condition in the form
(σ _p ^I ) ^m ⁺ ¹ - (σ ₁ ^I ) ^m ⁺ ¹ = α (m + 1) ˙ 10 ^s .

(2)
Второй образец испытывают при постоянном напряжении σ_q ≥ σ₁ ^I (скорость роста напряжения α = 0), фиксируют число циклов N_q и записывают условие разрушения согласно уравнению (1) в виде
σ_q ^m N_q = 10^c . (3)
Из условий (2) и (3) получают уравнение
( σ_p ^I )^m ⁺ ¹ - (σ₁ ^I )^m ⁺ ¹ - α (m + 1 )σ_q ^m N_q = 0,
(4) из которого методом подбора определяют параметр m усредненной кривой усталости. Параметр С находят по условию (3).(2)
The second sample is tested at a constant voltage σ _q ≥ σ ₁ ^I (voltage growth rate α = 0), the number of cycles N _{q is} fixed, and the fracture condition is written according to equation (1) in the form
σ _q ^m N _q = 10 ^s . (3)
From conditions (2) and (3) we obtain the equation
(σ _p ^I ) ^m ⁺ ¹ - (σ ₁ ^I ) ^m ⁺ ¹ - α (m + 1) σ _q ^m N _q = 0,
(4) from which the parameter m of the average fatigue curve is determined by selection. Parameter C is found by condition (3).

Третий образец нагружают при постоянной скорости α роста напряжений от начального уровня σ₁ не выше предела выносливости σ_R , фиксируют разрушающее напряжение σ_p , переписывают условие (2) в виде
σ_p ^m ⁺ ¹ - σ_R ^m ⁺ ¹ = α ( m + 1 ) ˙ 10^c (5) и, исходя из условия (5), определяют предел выносливости по формуле σ_R = [ σ_p ^m ⁺ ¹ - α ( m + 1 ) ˙ 10^c ]¹ ^/ ^(m ⁺ ¹⁾ (6)
П р и м е р. Способ был осуществлен при испытаниях на изгиб трех осей диаметром 50 мм, изготовленных из стали 45. По данным ранее проведенных традиционных испытаний 16 осей получены параметры кривой усталости: m = 4,502, C = 16,344, σ_R =125 МПа.The third sample is loaded at a constant rate α of stress growth from the initial level σ ₁ not higher than the endurance limit σ _R , the breaking stress σ _{p is} fixed, condition (2) is rewritten as
σ _p ^m ⁺ ¹ - σ _R ^m ⁺ ¹ = α (m + 1) ˙ 10 ^s (5) and, based on condition (5), the endurance limit is determined by the formula σ _R = [σ _p ^m ⁺ ¹ - α ( m + 1) ˙ 10 ^s ] ¹ ^/ ^(m ⁺ ¹⁾ (6)
PRI me R. The method was carried out during bending tests of three axes with a diameter of 50 mm made of steel 45. According to previously conducted traditional tests of 16 axes, the parameters of the fatigue curve were obtained: m = 4.502, C = 16.344, σ _R = 125 MPa.

Первую ось испытывали от начального напряжения σ₁ ¹ = 155 МПа при скорости роста напряжения α₁ = 50 Па/цикл. Получили разрушающее напряжение σ_p ¹ = 228,7 МПа. Вторую ось испытывали при постоянном напряжении σ_q = 185 МПа (α₂ = 0) и зафиксировали число циклов N_q = 1,872 10⁶ циклов. Из уравнения (4) нашли m = 4,281. По условию (3) вычислили С = 15,978.The first axis was tested from the initial stress σ ₁ ¹ = 155 MPa at a voltage growth rate of α ₁ = 50 Pa / cycle. Received the destructive stress σ _p ¹ = 228.7 MPa. The second axis was tested at a constant voltage σ _q = 185 MPa (α ₂ = 0) and the number of cycles N _q = 1,872 10 ⁶ cycles was recorded. From equation (4) m = 4.281 was found. By condition (3), C = 15.978 was calculated.

Третью ось испытывали от начального уровня σ₁ = 100 МПа при скорости роста напряжений α₃ = 50 Па/цикл и получили σ_p = 225,0 МПа. По формуле (6) определили предел выносливости σ_R= 128,2 МПа. Полученные результаты близки к результатам традиционных испытаний осей.The third axis was tested from the initial level σ ₁ = 100 MPa at a stress growth rate of α ₃ = 50 Pa / cycle and σ _p = 225.0 MPa was obtained. The formula (6) determined the endurance limit σ _R = 128.2 MPa. The results are close to the results of traditional axle tests.

Таким образом, по результатам испытаний трех осей определили все параметры кривой усталости, подчиненной уравнению (1), и получили возможность ее построения. Thus, according to the results of tests of three axes, we determined all the parameters of the fatigue curve, subordinate to equation (1), and got the opportunity to build it.

Claims

METHOD FOR TESTING MATERIALS FOR FATIGUE, consisting in the fact that one batch of material samples is loaded from the stress level above the fatigue limit of the material, and the other at the same stress growth rate from a level not exceeding the fatigue limit, characterized in that, in order to increase the information content by determination of all parameters of the fatigue curve, loading of the first batch of samples is carried out at various stress growth rates, one of which is zero.