Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 379 Для создания у вершины трещины сложного напряженного состояния был разработан и создан дисковый образец, приведенный на рис. 5. Для исследований фотоупругих напряжений у вершины трещины с разным процентным соотношением К 1 /К 2 был изготовлен образец из эпоксидной смолы толщиной 5 мм и диаметром 50 мм с рядом отверстий по внешнему краю образца для крепления в машине для статического растяжения. Полученные картины анализировали для нахождения такого процентного соотношения К 1 и К 2 (К 2 до 30…35 %), которое соответствует максимально опасным значениям. Такое соотношение К 1 и К 2 наблюдается при креплении захватов в отверстиях под углом 20…30 0 к направлению распространения трещины. Рис. 5 . Дисковый образец для создания у вершины трещины сложного напряженного состояния от 100%-го K 1 до 100%-го K 2 Таким образом, с учетом этого, для исследования трещиностойкости рельсовой стали выбрана следующая схема испытания дисковых образцов: а) чистый отрыв, К 1 =100 %. Расположение захватов под углом 90 0 к линии роста УТ. б) чистый сдвиг, К 2 =100 %. Угол равен нулю. Для рельсовой стали это неудачная схема, т.к. часто происходит ветвление растущей УТ, отклонение от прямолинейности, поэтому далее всегда мы определяли К 2 по испытаниям образца типа СHISHOLM. в) смешанный вид разрушения, когда К 2 =30…35 %. Расположение линии захватов под 25 0 к трещине. Этот вариант показал самый быстрый рост УТ в рельсовой стали, чем при К 1 или К 2 . Установлено, что при нагрузке на образец 6,3 кН (К 1 ) скорость усталостной трещины была равной 0,42х10 -5 мм/цикл, при нагрузке на образец 8,5 кН (К 2 ) скорость усталостной трещины была равной 0,12х10 -5 мм/цикл, а при смешанном характере нагружения (К 1 /К 2 ) – 5,5 кН и 1,7 х10 -5 мм/цикл, соответственно. Выводы Показано, что изгиб образца (с вертикальной подповерхностной трещиной), на двух опорах при качении по образцу диска увеличивает значения К 1 /К 2 у вершины трещины, которые максимальны не под контактной нагрузкой, а слева или справа от нее, на расстоянии 0,5а…1а, т.е. начало накатывания колеса на трещину. Установлено, что на сплошном основании верхняя вершина трещины максимально нагружена на расстоянии от КП L=0,25а…1а, а для нижней вершины трещины – 0,5а…1а.