Obrabotka Metallov 2010 No. 3

¦«²¬®ª´¦½ ®¬¦¥ ¬¢¯° £««¹§ ¬¹° шающее напряжение по ослабленному сечению об- разца на конечном этапе нанесения усталостной тре- щины. Предел прочности испытываемой стали 20: σ в = 400 МПа. Характеристики трещиностойкости (вязкости разрушения) определялись по результатам одно- кратных статических испытаний данных образцов на универсальной гидравлической машине УГ-20. При растяжении образцов одновременно записыва- лись диаграммы ” P–V ” и “ P –∆ Т ” (∆ Т – изменение температуры в кончике трещины или острого пропи- ла) с помощью двухкоординатных потенциометров «Endim 620.02» [2]. Температура в кончике трещины фиксировалась с помощью шведского тепловизора «Aga-750» [3,4], имеющего чувствительность 0,1 о С при включенном механизме сканирования. При наблюдении за точкой механизм сканирования отключали, при этом чув- ствительность тепловизора возрастала на порядок. Усилие Р измерялось датчиком омического со- противления, установленного в системе нагружения испытательной машины. Датчик имел линейную ха- рактеристику нагрузки с погрешностью ±1 %. Для из- мерения смещения кромок надреза V использовался датчик смещения тензорезисторного типа, который на всем диапазоне рабочего хода от 1 до 5 мм имел линейную характеристику. При испытаниях на трещиностойкость данных образцов в них происходят упругопластические деформации с образованием большой пластиче- ской зоны перед трещиной. В таких случаях в ка- честве наиболее достоверных характеристик вяз- кости разрушения принимают: K QT – критический КИН для образца данной толщины, – условный критический КИН, соответствующий квазихруп- кому разрушению, δ С – раскрытие в вершине тре- щины при максимальной нагрузке P C . Для всех ис- пытанных образцов, наряду с диаграммами ” P-V ” и “ P -∆ Т ”, были построены диаграммы “ P -∆ S ”, где ∆ S – изменение удельной энтропии в кончике тре- щины (пропила). Величина ∆ S подсчитывалась по формуле [4.5] где C υ = 5,16 · 10 6 Дж/м 3 град – удельная теплоем- кость материала образца; ρ = 7800 кг/м 3 – плот- ность материала образца; Т 1 и Т 2 – температура наблюдаемой точки в К соответственно в начале и конце рассматриваемого промежутка времени. Результаты исследования. На рис. 2 приведе- ны диаграммы “ P-V ”, “ P -∆ Т ”, и “ P -∆ S ” для одного из образцов с нарощенной усталостной трещиной, а на рис. 3 – для образца с острым пропилом (для дру- гих испытанных образцов эти диаграммы имеют ана- логичный вид). Анализируя эти диаграммы, отметим следующие обстоятельства. 1. Диаграмма “ P - V ” для образцов 2-й группы не- пригодна для обработки (с целью определения харак- теристик трещиностойкости), так как у образцов не Рис. 1 . Образец для испытаний: t = 9 мм, b = 50 мм, L = 150 мм, l = 10 мм, h = 7 мм Рис. 2. Диаграммы ” P - V ”(I), “ P -∆ Т ”(II), “ P -∆ S ”(III), полу- ченные при испытании образца с усталостной трещиной Рис. 3 . Диаграммы “ P - V ”(I), “ P- Δ T ”(II), “ P -∆ S ”(III), полученные при испытании образца с пропилом