способ определения характеристики материала

Формула изобретения

Способ определения характеристики материала, определяющей эффект Баушингера, включающий пластическое кручение в прямом и обратном направлениях цилиндрических образцов, отличающийся тем, что условный предел текучести на сдвиг при обратном кручении образца сплошного сечения определяют расчетом по формуле

где M_A, M_C - значения моментов соответственно в точках А и С на диаграмме кручения, где А - точка, соответствующая концу участка прямого кручения и началу участка разгрузки, а С - точка, соответствующая концу участка обратного кручения и началу участка разгрузки после обратного кручения; _с - сдвиг на поверхности образца при обратном кручении, соответствующий остаточной деформации _ocm=0,3%, r - радиус образца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств материалов и может применятся в машиностроении, авиастроении, судостроении и др. для изучения сопротивления материалов пластическому деформированию.

Известен способ [1] определения характеристики материала, определяющей эффект Баушингера, заключающийся в проведении испытаний на пластическое кручение в прямом и обратном направлениях тонкостенных цилиндрических образцов и в расчете указанной характеристики в виде параметра по формуле

Здесь - условный предел текучести на сдвиг (с остаточной деформацией 0,3% или 0,003) при обратном кручении образца, закрученного пластически в прямом направлении до деформации сдвига касательным напряжением .

Недостатком данного способа является невозможность из-за потери устойчивости трубки закручивать их в прямом направлении до больших степеней деформации ( >0,1), а тем самым и определять параметр при этих деформациях.

Изобретение направлено на определение характеристики материала, определяющей эффект Баушингера при больших степенях деформации сдвига ( >0,1).

Это достигается тем, что условный предел текучести на сдвиг при обратном кручении образца сплошного сечения определяют по формуле

где М_А, М _С - значения моментов соответственно в точках А и С на диаграмме кручения; _cmax - сдвиг на поверхности образца при обратном кручении, соответствующий остаточной деформации, _ост=0,3%; r - радиус образца.

На фиг.1 представлена схема реверсивного кручения; на фиг.2 - график измерения параметра .

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. При кручении цилиндрических образцов сплошного сечения в прямом направлении касательное напряжение на поверхности образца определяют по экспериментальной диаграмме кручения М=М( ) для деформации сдвига = _A в соответствии с формулой [2]

где M_A, _А момент и условный сдвиг на поверхности образца, соответствующие положению точки А на диаграмме кручения (на фиг.1 - кривая 1).

На фиг.1: ОА - участок прямого кручения; АВ - разгрузка; ВС - обратное кручение; СД - разгрузка после обратного кручения; напряжения и определяются соответственно в точках А и С на диаграмме реверсивного кручения.

Условный предел текучести определяется следующим образом. Крутящий момент в точке С связан с полным напряжением соотношением

Здесь - расстояние от начала координат до произвольной точки в поперечном сечении образца.

Полное напряжение при разгрузке и обратном кручении будет равно

где ⁰ - напряжение при разгрузке и обратном кручении.

Подставляя соотношение (4) в (3) и приняв во внимание уравнение (3) для прямого нагружения, получим

Из этого выражения после замены переменной на C= _Cmax /r и дифференцирования его по _Cmax получим соотношение (1).

где _Cmax - сдвиг на поверхности образца во время разгрузки и обратного кручения, соответствующий точке С на диаграмме кручения (см. фиг.1).

Были проведены испытания на реверсивное кручение образцов диаметром 15 мм и рабочей длиной 70 мм из жаропрочной стали Х20Н77Т2ЮР. При этом образцы закручивались до различных значений сдвига _А и соответствующего ему момента М_А. Затем перед разгрузкой на образец устанавливали угломер Бояршинова для измерения угла закручивания при разгрузки и обратном кручении. Разгружая и нагружая образец в обратном направлении, замеряли момент и угол для построения диаграммы кручения М=М( ⁰). Из последней по заданной величине остаточной деформации определяли необходимые параметры в соотношении (1) и рассчитывали .

На фиг.2 представлена зависимость параметра от предварительной деформации сдвига. Здесь сплошная линия обозначает по предлагаемому способу, а точки - по способу прототипа, согласно которому параметр определяется до =0,07. Видно, что параметр по мере возрастания деформации в пределах >0,05 становится практически постоянным и равным ˜0,46.

Представленные данные показывают, что новый способ позволяет определять указанную характеристику материала, определяющую эффект Баушингера, и при деформациях >0,1.

Таким образом, предлагаемое изобретение дает возможность определять указанную характеристику при больших степенях деформации сдвига и тем самым успешно разрабатывать техпроцессы обработки металлов давлением в промышленности.

Источники информации

1. Талыпов Г.Б. Исследования эффекта Баушингера. // Известия АН СССР. Механика и машиностроение. 1964. №6. с.131-137.

2. ГОСТ 3365-80. Металлы. Метод испытания на кручение. М., 1980.