Материал: Механика материалов. Методы и средства экспериментальных исследований

показаны основное меню и экраны настройки метода эксперимента и испытания программы LCF3.

Эксперименты на малоцикловую усталость необходимо осуществлять в режиме «жёсткого» нагружения, при котором в процессе испытания средние и амплитудные значения циклических деформаций сохраняют свои исходные значения. На рис. 5.19 отражена схема «жёсткого» нагружения, которую необходимо задать в методе испытания.

Рис. 5.19. Схема нагружения при испытаниях на МЦУ: εа – амплитуда деформации, εр – размах деформации

Во всех экспериментах на МЦУ используется отнулевой положительный цикл деформации с коэффициентом асимметрии R = εmin /εmax = 0 . Форму волны циклов необходимо выбирать в виде

треугольника (как показано на рис. 5.19), что обеспечивает постоянную скорость деформации на этапах нагрузки и разгрузки. Зависимость деформации от времени должна сохраняться в течение всей программы испытаний. Частота циклирования поддерживается постоянной для каждого испытания изадаетсяравной0,5 Гц.

При разработке метода испытания необходимо указать используемый тип образца, размеры его поперечного сечения (минимальный диаметр dmin ), размах деформации εp = εmax – εmin ,

142

критерий остановки опыта (например, падение нагрузки на 30–50 %) и схему сохранения данных по циклам нагружения (желательно с логарифмическим приростом).

III. Проведение испытания

Для проведения испытаний при нормальной температуре на малоцикловую усталость при постоянных параметрах цикла рекомендуется использовать партию, состоящую не менее чем из 13 образцов. Управление по деформации в процессе эксперимента осуществляется при помощи датчика осевых деформаций. С целью проверки закрепления датчика и образца необходимо провести предварительное циклическое воздействие с малой амплитудой деформации в пределах зоны упругости. На каждом цикле следует проверить значение модуля Юнга на этапах нагрузки Eн и разгрузки Eр. Разница между полученными значениями модулей упругости должна составлять не более 10 %. Впротивном случае необходимо произвести разборку оснастки, снова установить образец в испытательнуюмашинуиприкрепитькнемудатчикосевыхдеформаций.

Циклическое нагружение образцов необходимо продолжать до тех пор, пока максимальная нагрузка в цикле не уменьшится на 50 % по сравнению с первыми циклами или образец не разделится на две части, что соответствует полному разрушению.

По результатам испытаний заполняется протокол, в котором содержится информация о величине амплитуды задаваемой осевой деформации и о предельном числе циклов до разрушения. Пример протокола приведён в табл. 5.10.

Таблица 5 . 1 0

Протокол испытаний на малоцикловую усталость цилиндрических образцов

143

IV. Обработка результатов и подготовка отчёта

По результатам испытаний строится кривая малоцикловой усталости в обычных и логарифмических координатах.

На рис. 5.20 представлены экспериментальные данные зависимости амплитуды задаваемой деформации εа от числа циклов в испытании N.

а

б

Рис. 5.20. Кривая малоцикловой усталости в обычных (а)

и логарифмических (б) координатах (штриховые линии – граница 95%-ной доверительной области, точками отмечены результаты проведенных испытаний)

144

Необходимо провести статистическую обработку полученных экспериментальных данных, по результатам которой следует определить эмпирическую формулу линии регрессии в виде степенной функции N (εa ) = C εαa с определением вели-

чин C и α, а также рассчитать границы 95%-ной доверительной области (пунктирные линии на рис. 5.20) [21].

В состав отчёта по испытаниям на малоцикловую усталость должны входить следующие пункты:

1)результаты замеров образцов (табл. 5.9);

2)результаты испытаний (табл. 5.10);

3)график кривой малоцикловой усталости с границами 95%-ной доверительной области, построенный в обычных и логарифмических координатах;

4)эмпирическая формула линии регрессии;

5)графики зависимостей напряжения от полной деформации, зафиксированные в начале, середине и конце (перед разрушением) испытания (пример типичных петель гистерезиса приведён на рис. 5.21);

Рис. 5.21. Петли гистерезиса при малоцикловой усталости

145