способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений
Классы МПК: | G01N3/32 путем приложения повторяющихся или пульсирующих усилий |
Автор(ы): | Якиревич Д.И., Иванова В.С., Ефименко Л.А., Стеклов О.И., Бондарев П.В., Оксогоев А.А., Иванова О.В. |
Патентообладатель(и): | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина, Ефименко Любовь Айзиковна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-05-06 публикация патента:
10.11.1997 |
Сущность изобретения: микроскопические усталостные повреждения материала образца, циклически нагружаемого чистым изгибом с вращением при различных напряжениях, обнаруживают вихретоковым методом по изменению ЭДС магнитной индукции. Испытания проводят при ступенчатом увеличении напряжений с разгрузкой образца после каждого этапа нагружения. ЭДС магнитной индукции определяют на разгруженном образце. За предел выносливости материала принимают напряжение, соответствующее скачкообразному изменению ЭДС. Для определения зависимости долговечности от напряжения в образце после определения предела выносливости создают напряжение, превышающее предел выносливости в 1,25-1,35 раза. Упомянутую зависимость определяют по реперной точке и зафиксированному числу циклов нагружения до разрушения при повышенном напряжении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, по которому образец подвергают циклическому нагружению чистым изгибом с вращением при различных напряжениях и регистрируют вихретоковым методом изменение магнитного свойства материала образца, отличающийся тем, что испытания проводят при поэтапном ступенчатом изменении напряжений, после каждого этапа циклического нагружения образец разгружают, а изменение магнитного свойства определяют на разгруженном образце по изменению ЭДС магнитной индукции, причем напряжение, соответствующее скачкообразному изменению ЭДС, принимают за предел выносливости материала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после определения предела выносливости создают в образце напряжение, превышающее предел выносливости в 1,25 1,35 раза, фиксируют момент разрушения образца и соответствующее ему число циклов, по которому и реперной точке определяют зависимость долговечности от напряжения в образце.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к испытаниям по оценке усталостных повреждений материалов, сварных соединений и конструкций на воздухе, при пониженных температурах, в коррозионно-активных средах и позволяет оценить статическую и циклическую трещиностойкость материалов и сварных соединений. Известен способ определения усталостной характеристики, согласно которому производят испытание серии образцов на чистый изгиб с вращением при постоянной скорости увеличения нагрузки, фиксируют число циклов до разрушения образцов, строят диаграмму разрушения, по которой определяют предел выносливости материала [1]Основные недостатки данного метода заключаются в следующем:
для определения
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
испытания должны проводиться при постоянной скорости увеличения нагрузки, что технически сложно выполнимо;
ошибка измерений составляет 12-15
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ определения усталостной характеристики материалов, согласно которому образец подвергают циклическому нагружению с вращением при различных напряжениях, регистрируют изменение магнитных свойств материала образца и за предел выносливости принимают величину напряжений в образце, при котором появляются микротрещины [2] Недостатком известного способа также является необходимость испытания большого количества образцов до разрушения и связанное с этим длительное время испытаний. Кроме того, способ позволяет фиксировать изменение магнитных свойств образца только на стадии разрушения. Задачей изобретения является упрощение способа определения усталостной характеристики в ферромагнитных материалах и сварных соединениях за счет сокращения количества испытываемых образцов и длительности испытаний, повышение точности определения характеристик усталости, а также обеспечение определения предела выносливости без разрушения образца, следствием чего является возможность многократного использования одного и того же образца для определения влияния на предел выносливости различных эксплуатационных факторов. Поставленная задача решается тем, что в способе определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, включающем циклическое нагружение чистым изгибом с вращением при различных напряжениях, регистрацию вихретоковым методом изменения магнитного свойства материала образца, согласно изобретению испытания проводят при поэтапном ступенчатом изменении напряжений, после каждого этапа циклического нагружения образец разгружают, а изменение магнитного свойства определяют на разгруженном образце по изменению ЭДС магнитной индукции, причем напряжение, соответствующее скачкообразному изменению ЭДС, принимают за предел выносливости материала. Кроме того, после определения предела выносливости в образце создают напряжение, превышающие предел выносливости в 1,25-1,35 раза, фиксируют момент разрушения образца и соответствующее ему число циклов, по которому в реперной точке определяют зависимость долговечности от нагрузки в образце. В основе предлагаемого способа лежит принцип синергетики, заключающийся в том, что микроскопические усталостные повреждения приводят к изменению намагниченности в макроскопическом объеме вокруг очага повреждений. На фиг. 1 показана общая схема испытательного комплекса для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 нормализованная кривая усталостного повреждения. Испытательный комплекс предусматривает установку образца 1 в зажимах 2 и содержит нагружающее устройство 3, вихревой токовый преобразователь с датчиком ЭДС 4 и анализатор гармоник 5. Способ осуществляют следующим образом. Круглый ферромагнитный образец 1 помещают в датчик и закрепляют в зажимах испытательной машины 2. Образец подвергают нагружению на базе 103 циклов по схеме чистого изгиба с вращением при помощи автоматизированного нагрузочного устройства 3. Начальный уровень напряжений, создаваемый в образце, соответствует (0,25-0,36)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/916.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095006/177.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/916.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
![способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений, патент № 2095784](/images/patents/377/2095023/963.gif)
Класс G01N3/32 путем приложения повторяющихся или пульсирующих усилий