Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении

Определение таких характеристик производится в соответствии с ГОСТ 25506-85.

Согласно механике разрушения, разрушение элементов конструкций (в том числе сварных) является следствием развития трещин, которые возникли либо при изготовлении деталей, либо во время их эксплуатации из-за воздействия нагрузок или коррозии. Механика разрушения позволяет установить количественную связь между напряжением, размерами трещин и сопротивлением металла стабильному и нестабильному развитию трещин, описать интенсивность поля напряжений в зоне вершины трещины и определить коэффициент интенсивности напряжений К, МПа×м^1/2 (кгс/мм^3/2).

K - коэффициент интенсивности напряжений, МПа×м^1/2 (кгс/мм^3/2);

K ₁ - коэффициент интенсивности напряжений для трещины отрыва, МПа×м^1/2;

K _{1 с} - критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа×м^1/2 (кгс/мм^3/2);

d _с - раскрытие в вершине трещины при максимальной нагрузке, м/мм^3/2.

Испытания проводят на испытательных машинах, метрологические параметры которых соответствуют ГОСТ 28840-90.

Для определения характеристик вязкости разрушения используют образцы четырех типов:

тип 1 - плоский прямоугольный образец с центральной трещиной для испытаний на осевое растяжение (рис. 24.30);

тип 2 - цилиндрический образец с кольцевой трещиной для испытаний на осевое растяжение (рис. 24.31);

тип 3 – прямоугольный компактный образец с краевой трещиной для испытаний на внецентренное растяжение (рис. 24.32);

тип 4 – плоский прямоугольный образец с краевой трещиной для испытаний на трехточечный изгиб (рис. 24.33).

Вязкость разрушения - критическое значение коэффициента интенсивности напряжений, характеризующее момент начала закритического развития трещины, когда ее длина достигает критической величины.

ГОСТ 25.506-85 устанавливает методы механических испытаний, позволяющие определять характеристики вязкости разрушения металлов при статическом кратковременном нагружении на образцах толщиной не менее 1 мм в интервале температур от -269 до 600 °С.

Суть метода: для определения вязкости разрушения образцы с предварительно нанесенной усталостной трещиной испытывают с записью диаграмм «нагрузка - смещение» или «нагрузка - прогиб».

Рис. 24.30. Образец плоский, прямоугольный с центральной трещиной (тип 1) для испытаний на осевое растяжение; b - ширина образца, мм; t - толщина образца, мм; L - расстояние между частями образца, служащими для крепления в захватах, мм.

Рис. 24.31. Образец цилиндрический с плоской кольцевой трещиной (тип 2) для испытаний на осевое растяжение; L - расстояние между частями образца, служащими для крепления в захватах; L ₁ - длина образца, мм; d - диаметр образца, мм; D _к - диаметр образца в месте выточки.

Рис. 24.32. Образец прямоугольный с краевой трещиной (тип 3) для испытаний на внецентренное растяжение.

Тип 4

Рис. 24.33. Образец плоский с краевой трещиной для испытаний на трёхточечный изгиб; L - расстояние между опорами, мм; L ₁ - длина образца, мм.

Усталостную трещину наносят таким образом, чтобы концентратор нагрузки находился между прямыми, пересекающимися под углом 20-30° в вершине трещины. Усталостные трещины в плоских образцах типов 1; 3; 4 наносят при переменном растяжении, а в образцах типа 2 – при круговом изгибе.

Методика испытаний и порядок обработки результатов приведены в ГОСТ 25.506-85.

Дата добавления: 2013-12-12