ГОСТ 25.506-85
Группа В09
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Расчеты и испытания на прочность
МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ
Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении
Design, calculation and strength testing. Methods of mechanical testing of metals. Determination of fracture toughness characteristics under the static loading
МКС 77.040.10
ОКСТУ 0809
Дата введения 1986-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 марта 1985 г. N 902 дата введения установлена 01.01.86
Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)
Настоящий стандарт устанавливает методы механических испытаний для определения характеристик трещиностойкости металлов при статическом кратковременном нагружении на образцах толщиной не менее 1 мм при температуре от минус 269 °С до плюс 600°С.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Обозначения и единицы измерения величин, применяемые в настоящем стандарте, указаны в приложении 1.
Примечание. Пояснения к обозначениям приведены в приложении 2.
1.2. Для определения характеристик трещиностойкости испытывают с записью диаграмм "нагрузка-смещение" ("
1.3. По результатам испытаний определяют следующие основные характеристики трещиностойкости:
силовые - критические коэффициенты интенсивности напряжений
деформационная - раскрытие в вершине трещины
энергетические - критические значения
и
1.4. Трещиностойкость металлов оценивают по одной или нескольким силовым, деформационным и энергетическим величинам
При выполнении условий корректности определения характеристик трещиностойкости (п.5.1.3.2; 5.1.5.1 и 5.1.6) основной является величина
В случае невыполнения условий корректности величин
Прим
ечания:
1. Для определения трещиностойкости металлов в широком диапазоне длин трещин допускается использовать предел трещиностойкости
2. Методы построения температурных зависимостей характеристик трещиностойкости и определение критических температур для малоуглеродистых и низколегированных сталей описаны в приложении 4.
1.5. Определяемые по настоящему стандарту характеристики трещиностойкости (наряду с другими характеристиками механических свойств) могут быть использованы для:
сравнения различных вариантов химического состава, технологических процессов изготовления, обработки и контроля качества металлов и сплавов;
сопоставления материалов при обосновании их выбора для машин и конструкций;
расчетов на прочность несущих элементов конструкций с учетом их дефектности, геометрических форм и условий эксплуатации;
анализа причин аварий и разрушений конструкций.
1.6. Для металлов, предназначенных для использования в машинах и конструкциях с заданными условиями эксплуатации, могут быть применены методы испытаний, типы образцов и характеристики трещиностойкости металла в соответствии с отраслевыми нормативно-техническими документами.
2. ОБРАЗЦЫ И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ
2.1. Для определения характеристик трещиностойкости применяют следующие образцы: тип 1 - плоский прямоугольный с центральной трещиной для испытаний на осевое растяжение (черт.1); тип 2 - цилиндрический с кольцевой трещиной для испытаний на осевое растяжение (черт.2); тип 3 - прямоугольный компактный образец с краевой трещиной для испытаний на внецентренное растяжение (черт.3); тип 4 - плоский прямоугольный образец с краевой трещиной для испытаний на трехточечный изгиб (черт.4).
Тип 1
Черт.1
Тип 2
Черт.2
Тип 3
Черт.3
Тип 4
Черт.4
2.2. Соотношение размеров и схемы нагружения образцов показаны на черт.1-4. При этом рекомендуются следующие размеры образцов:
тип 1 ширина
тип 2 диаметр
тип 3 толщина
тип 4 толщина
В образцах типов 1 и 2 форму и размеры частей, служащих для крепления и нагружения, определяют после выбора конструкции захватов. Размер
Примечания:
1. Для образцов типов 1, 3, 4 шероховатость их боковой поверхности вблизи вершины надреза и исходной усталостной трещины должна соответствовать 8-му классу.
2. Рекомендации по выбору образцов приведены в приложении 5.
2.3. Инициирующий надрез в образце типа 2 показан на черт.2, а в остальных - на черт.5. Ориентация надреза в случае анизотропии механических свойств должна быть одинаковой для всех образцов при данных испытаниях.
Для образцов типа 1 применяют надрезы вариантов 1
Надрез изготовляют с помощью специальных фрез (см. черт.5, варианты 1
Примечание. Для уменьшения нагрузки и времени, необходимых для зарождения трещин, можно применять лазерную, электронно-лучевую и другие обработки вершины надреза при условии, что область нарушенного состояния исходного материала у вершины надреза будет меньше длины создаваемой исходной усталостной трещины.
Черт.5
2.4. При вырезке и изготовлении образцов необходимо обеспечить минимальные наклеп, остаточные напряжения, а также изменения структуры и фазового состава в зоне разрушения образца. Окончательную механическую обработку образцов и нанесение исходной усталостной трещины проводят после термической обработки образцов.
2.5. Усталостную трещину наносят таким образом, чтобы контур надреза находился между прямыми, пересекающимися под углом 2
2.6. Усталостные трещины в плоских образцах типов 1, 3 и 4 (черт.1, 3, 4) наносят при переменном растяжении с коэффициентом асимметрии цикла
Примечания:
1. В образцах типа 4 допускается нанесение усталостных трещин при знакопеременном консольном изгибе с соблюдением требований настоящего пункта.
2. При нанесении усталостной трещины на образцах, предназначенных для испытаний с целью определения
ложение 6).
2.7. Отклонение длины нанесенной усталостной трещины на каждой из боковых поверхностей плоских образцов от заданной длины не должно превышать 2% от
Угол отклонения плоскости усталостной трещины от плоскости надреза на всех образцах не должен превышать 10°.
2.8. Рекомендации по конструкциям приспособлений для крепления и нагружения образцов при нанесении усталостных трещин даны в приложении 6.
3. ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
3.1. Для определения характеристик трещиностойкости используют машины с механическим, гидравлическим или электрогидравлическим приводом, метрологические параметры которых соответствуют ГОСТ 28840-90.
3.2. Необходимое максимальное усилие испытательной машины рассчитывают по формулам:
для образцов типа 1
для образцов типа 2
для образцов типа 3
для образцов типа 4
3.3. Для измерения смещений
1 - образец;
2 -накладные опорные призмы; 3 - датчик смещения; 4 - плоскость надреза; 5 - призматические выступы
Черт.6
Разность показаний прямого и обратного хода и нелинейность в диапазоне рабочего хода датчика и погрешность измерения датчика не должны превышать 2% рабочего диапазона датчика. Тарировку датчика проводят с погрешностью не более ±0,01 мм.
3.3.1. Установку датчиков смещения на образцах типов 1-4 проводят с помощью накладных опорных призм (черт.6
На образцах типов 3 и 4 допускается установка датчиков на призматических выступах, изготовленных на торцах образцов (черт.6
3.3.1.1. Оси отверстий для установки накладных опорных призм или призматические выступы должны располагаться на одинаковом расстоянии от плоскости надреза, с погрешностью не более ±0,2 мм.
3.3.1.2. Расстояние между осями отверстий
типа 1 - не более 2
типа 2 - не более
типов 3 и 4 - не более 2
Примечание. На образцах типа 2 допускается изготовление лысок глубиной не более 0,15
3.3.1.3. Расстояние между кромками призматических выступов на образцах типов 3 и 4 должно быть не более 2
3.3.2. Двухконсольный датчик прогиба
3.4. Датчики смещений
тангенс угла наклона линейного участка диаграмм "
масштаб диаграммы по оси
Примечание. При испытаниях по определению
3.5. Температуру образца измеряют термоэлектрическими датчиками (термопарами), приваренными к образцу вблизи вершины исходной усталостной трещины.
Примечание. Допускаются иные способы крепления термопар при условии обеспечения надежного контакта спая термопары с поверхностью образца. Температуру образца измеряют приборами класса точности не ниже 0,5.
3.6. Приспособления для крепления и нагружения образцов (см. приложение 6) должны обеспечивать реализацию заданной схемы нагружения, в частности, точную центровку образца и исключить его разрушение в захватах.
При испытании образцов типа 4 номинальные диаметры опорных роликов и центрального нагружающего ножа должны быть равными
4. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
4.1. Испытательные машины должны быть аттестованы в соответствии с ГОСТ 24555-81*, при этом должны быть выполнены требования разд.3.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 8.568-97.
4.2. Размеры образцов
4.3. Скорости нагружения образцов устанавливают по скорости перемещения подвижного захвата в пределах от 0,02 до 0,2 мм/с.
При испытаниях на определение
Примечание. При наличии в НТД на металлопродукцию особых указаний допускается проведение испытаний при других скоростях нагружения. В этих случаях скорость нагружения должна быть указана в протоколе испытаний.
4.4. При проведении испытаний при температурах, отличающихся от комнатной, должны соблюдаться требования к испытаниям, установленным ГОСТ 22706-77, ГОСТ 11150-84, ГОСТ 9651-84. В процессе испытания контролируют температуру образца. Погрешность соблюдения заданной температуры образца в сечении с трещиной не должна превышать ±2°С при температурах от минус 269 °С до 20°С и ±5°С при температурах от 20 °С до 600°С.
Примечание. Температурный диапазон испытаний на трещиностойкость не должен включать температуры, при которых происходят структурные превращения и возникают деформации ползучести.
4.5. При определении характеристик
Характерные типы диаграмм "
Черт.7
Диаграмма I типа характеризуется расположением вершины (точка
Диаграмма II типа характеризуется наличием локального максимума нагрузки (точка
Диаграмма III типа характеризуется наличием максимума нагрузки (точка
Диаграмма IV типа представляет собой кривую с максимальной нагрузкой в точке
Примечание. Прямую
лжна быть равна 0,3
4.5.1. После разрушения образцов вычисляют, с округлением до 0,1 мм, длину исходной усталостной трещины
4.5.1.1. Длину
Схемы изломов
1 - граница надреза; 2 - контур усталостной трещины; 3 - статический долом
Черт.8
Если какие-либо два из указанных результатов измерений отличаются более чем на 10%, образец отбраковывают.
4.5.1.2. Если в образце типа 1 значение средней длины усталостной трещины справа и слева от центра образца отличается более чем на 10%, образец отбраковывается.
4.5.1.3. В образце типа 2 измеряют расстояние
.
4.5.2. Все измеренные и вычисленные величины заносят в протокол испытания (приложение 8).
4.6. Значения раскрытия трещины
4.6.1. Измерения и вычисление длины исходной усталостной трещины
4.6.2. Все полученные при испытании величины (
4.7. Критические значения
4.7.1. Первый образец доводят до разрушения. По полученной при испытании диаграмме "
4.7.2. В случае получения при испытании диаграммы I типа (черт.7) по излому образца проводят вычисление длины исходной усталостной трещины
Получение этого типа диаграмм проверяют на не менее трех одинаковых образцах в одинаковых условиях испытаний. Полученные значения
4.7.3. Если при испытании первого образца по п.4.7.1 была получена диаграмма "
4.7.4. Следующий образец статически нагружают до заранее выбранного смещения
Примечание. Способы фиксации контура статического подроста трещины указаны в приложении 9.
Схемы нагружения и разгрузки образцов при испытании по п.4.7.4
Примечания:
1. Пунктиром показаны диаграммы, полученные при испытании первого образца по п.4.7.1.
2. о - точка разгрузки образцов.
Черт.9
4.7.5. Длину исходной усталостной трещины
4.7.6. Статический подрост трещины
Схема измерения излома плоского образца со статическим подростом трещины
1 - граница надреза; 2 - контур усталостной трещины; 3 - площадь статически подросшей трещины; 4 - контур статически подросшей трещины; 5 - статический долом
Черт.10
4.7.7. В случае, когда статический подрост трещины
.
4.7.8. В случае, когда статический подрост трещины
4.7.8.1. Каждый образец нагружают до заранее выбранного смещения
Примеча
ния:
1. Схемы нагружения и разгрузки образцов приведены на черт.11.
2. Способы фиксации контура статического подроста трещины приведены в приложении 9.
Схемы нагружения и разгрузки образцов при испытании по п.4.7.8.1
Примечания:
1. Пунктиром показаны диаграммы, полученные при испытании первого образца по п.4.7.1.
2. о - точка разгрузки образцов.
Черт.11
4.7.8.2. Длину исходной усталостной трещины
4.7.8.3. Статический подрост трещины
4.7.8.4. Полученные значения
тания.
4.7.9. В случае, когда при испытании по п.4.7.4 образец разрушился до достижения выбранного значения
4.7.9.1. Каждый образец нагружают до заранее выбранного значения
Примечания:
1. Рекомендуется первый образец нагружать до начала спада нагрузки на диаграммах "
2. Способы фиксации статического подроста трещины указаны в приложении 9.
Схема нагружения и разгрузки образцов при испытании по п.4.7.9.1
О - точка разгрузки образца
Черт.12
4.7.9.2. Длину исходной усталостной трещины
4.7.9.3. Статический подрост трещины
4.7.9.4. Полученные значения
4.7.10. В случае, когда при испытании по п.4.7.4 образец разрушился до достижения выбранного значения
4.7.10.1. Полученные значения
4.8. Толщину
4.9. Все измеренные и вычисленные при испытании величины и машинные диаграммы "
4.10. Требования по технике безопасности при проведении испытаний - по ГОСТ 12.2.003-91.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
5.1. Вычисление критических коэффициентов интенсивности напряжений
5.1.1. По диаграммам "
Для диаграммы I типа принимают
для диаграммы II типа -
По диаграммам III и IV типов нагрузки
5.1.2. По значениям
где
при
где
при
где
при
и
где
при
Значения функций
Таблица 1
Значения поправочной функции
0,300 | 0,727 |
0,305 | 0,734 |
0,310 | 0,741 |
0,315 | 0,748 |
0,320 | 0,756 |
0,325 | 0,763 |
0,330 | 0,770 |
0,335 | 0,778 |
0,340 | 0,785 |
0,345 | 0,793 |
0,350 | 0,800 |
0,355 | 0,808 |
0,360 | 0,816 |
0,365 | 0,824 |
0,370 | 0,832 |
0,375 | 0,839 |
0,380 | 0,847 |
0,385 | 0,855 |
0,390 | 0,863 |
0,395 | 0,871 |
0,400 | 0,879 |
0,405 | 0,887 |
0,410 | 0,895 |
0,415 | 0,904 |
0,420 | 0,912 |
0,425 | 0,920 |
0,430 | 0,928 |
0,435 | 0,937 |
0,440 | 0,945 |
0,445 | 0,954 |
0,450 | 0,962 |
0,455 | 0,971 |
0,460 | 0,980 |
0,465 | 0,988 |
0,470 | 0,997 |
0,475 | 1,003 |
0,480 | 1,014 |
0,485 | 1,024 |
0,490 | 1,032 |
0,495 | 1,041 |
0,500 | 1,050 |
Таблица 2
Значения поправочных функций
0,600 | 1,57 | |||
0,605 | 1,54 | |||
0,610 | 1,52 | |||
0,615 | 1,50 | |||
0,620 | 1,47 | |||
0,625 | 1,45 | |||
0,630 | 1,43 | |||
0,635 | 1,41 | |||
0,640 | 1,39 | |||
0,645 | 1,37 | |||
0,650 | 1,35 | |||
0,655 | 1,33 | |||
0,660 | 1,31 | |||
0,665 | 1,29 | |||
0,670 | 1,27 | |||
0,675 | 1,25 | |||
0,680 | 1,23 | |||
0,685 | 1,21 | |||
0,690 | 1,19 | |||
0,695 | 1,17 | |||
0,700 | 1,16 | |||
0 | 0 | |||
0,01 | 0,03 | |||
0,02 | 0,06 | |||
0,03 | 0,09 | |||
0,04 | 0,12 | |||
0,05 | 0,16 | |||
0,06 | 0,19 | |||
0,07 | 0,22 | |||
0,08 | 0,25 |
Таблица 3
Значения поправочных функций
0,450 | 8,34 | 2,29 |
0,455 | 8,46 | 2,32 |
0,460 | 8,58 | 2,35 |
0,465 | 8,70 | 2,39 |
0,470 | 8,82 | 2,42 |
0,475 | 8,95 | 2,46 |
0,480 | 9,09 | 2,50 |
0,485 | 9,22 | 2,54 |
0,490 | 9,37 | 2,58 |
0,495 | 9,51 | 2,62 |
0,500 | 9,66 | 2,66 |
0,505 | 9,81 | 2,70 |
0,510 | 9,97 | 2,75 |
0,515 | 10,13 | 2,79 |
0,520 | 10,29 | 2,84 |
0,525 | 10,46 | 2,89 |
0,530 | 10,63 | 2,94 |
0,535 | 10,81 | 2,99 |
0,540 | 10,99 | 3,04 |
0,545 | 11,17 | 3,09 |
0,550 | 11,36 | 3,14 |
Примечания:
1. Допускается вычислять поправочные функции
2. При испытании образцов предпочтительных размеров (приложение 5) значение
5.1.3. Вычисление значения
5.1.3.1. По полученным для заданной температуры испытаний в соответствии с п.5.1.2 величинам
где безразмерный коэффициент
для цилиндрических образцов (черт.2)
5.1.3.2. Величину
1.
2.
Если приведенные неравенства не удовлетворяются, то для определения
Примечание. Для нахождения
.
5.1.3.3. В протокол испытания (приложение 8) записывают полученную величину
5.1.4. Вычисление значений
Полученные значения
5.1.5. Перед вычислением
для образцов типа 1
для образцов типа 2
для образцов типа 3
для образцов типа 4
где значения
5.1.5.1. В случае, когда
5.1.5.2. По полученным по п.5.1.5.1 значениям
где
.
5.1.5.3. Значение
.
5.1.6. Вычисление
.
5.1.7. Полученные значения
я.
5.2. Вычисление раскрытия трещины
5.2.1. Величину
для образцов типов 1 и 2
для образцов типа 3
для образцов типа 4
где
Примечание. Для нахождения
5.2.2. Полученные значения
5.3. Вычисление критических значений
5.3.1. По диаграммам "
Схема выделения пластической части по диаграммам
"
Черт.13
Примечание. Для разделения площади под диаграммами "
5.3.1.1. Значение
где
Значение
типа 3
типа 4
5.3.2. В случае, если при испытаниях, проводимых по п.4.7.4 и в результате измерений
ки.
5.3.2.1. Значение
).
5.3.3. При получении результатов испытаний по п.4.7.8.4 по диаграммам "
5.3.3.1. Значение
где
5.3.3.2. В координатах "
при
Черт.14
5.3.3.3. Для образцов толщиной не более 30 мм параллельно полученной по п.5.3.3.2. прямой
5.3.3.4. Для образцов толщиной
и
5.3.3.5. Для образцов толщиной
5.3.3.6. Для образцов толщиной
5.3.3.7. Если не менее четырех точек, построенных по п.5.3.3.5 или 5.3.3.6, попало в интервал между прямыми
5.3.3.8. Если из всех точек, построенных по п.5.3.3.5 или 5.3.3.6 не более двух находятся правее прямой
5.3.3.9. Для точек, лежащих правее прямой
Вычисленное скорректированное значение
5.3.3.10. Через точки, лежащие левее прямой
5.3.3.11. Если условия пп.5.3.3.7 и 5.3.3.8 не выполняются, необходимо провести дополнительные испытания образцов.
5.3.3.12. Значение
5.3.4. В случае проведения испытаний по п.4.7.9 результаты испытания (п.4.7.9.4) обрабатывают по методике п.5.3.3.
5.3.5. Величины
где
Коэффициент
и
при значениях
5.3.6. Если условия п.5.3.5 не выполняются, то для получения величины
5.3.7. По полученным по п.5.1.3 величинам
5.3.8. Полученные для каждого образца значения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное
ОБОЗНАЧЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН
Символ | Название | Единица измерения | Примечание |
Коэффициент интенсивности напряжений | МПа·м | См. п.1.3 и приложение 2, п.4 | |
Коэффициент интенсивности напряжений для трещины отрыва | То же | См. п.1.3 и приложение 2, п.5 | |
Расчетная величина коэффициента интенсивности напряжений | " | См. п.5.1.2 | |
Критический коэффициент интенсивности напряжений | " | См. п.1.3 и приложение 2, п.6 | |
Критический коэффициент интенсивности напряжений для образца данной толщины или диаметра | " | См. п.1.3 и приложение 2, п.7 | |
Критический коэффициент интенсивности напряжений для образца данной толщины или диаметра при максимальной нагрузке | " | См. п.1.3 и приложение 2, п.8 | |
Условный коэффициент интенсивности напряжений | " | См. п.5.3.2.1 и приложение 2, п.9 | |
Условный критический коэффициент интенсивности напряжений для образца данной толщины или диаметра | " | См. п.1.3 и приложение 2, п.10 | |
Наибольший коэффициент интенсивности напряжений цикла | " | См. п.2.6 | |
Раскрытие в вершине трещины при максимальной нагрузке | м | См. п.1.3 и приложение 2, п.12 | |
джей-интеграл | МДж/м | См. п.1.3 и приложение 2, п.13 | |
Расчетная величина | То же | См. п.5.3.3.1 | |
Критический | " | См. п.1.3 и приложение 2, п.14 | |
Нагрузка, действующая на образец в процессе испытания | МН | ||
Статический подрост исходной усталостной трещины в соответствующем сечении плоских образцов | м | См. п.4.7.3.3, а также черт.10 | |
Средний статический подрост исходной усталостной трещины | То же | См. п.4.7.3.3, а также черт.10 | |
Средний диаметр контура исходной усталостной трещины в образцах типа 2 | " | См. п.4.5.1.3, а также черт.8 | |
Диаметры контура исходной усталостной трещины в двух взаимно перпендикулярных направлениях в образцах типа 2 | " | То же | |
Расчетный диаметр ослабленного сечения образца типа 2 с учетом пластической зоны | " | См. п.5.1.5.2 | |
Расстояние между центрами поперечного сечения и статического излома в образцах типа 2 | " | См. п.4.5.1.3, а также черт.8 | |
Расстояние между торцевой поверхностью образцов типов 3 или 4 и кромками накладных опорных призм | " | См. п.3.3.1, а также черт.6 | |
Средняя толщина плоских образцов в зоне разрушения | " | См. п.4.8, а также черт.8 | |
Расчетная толщина образцов типов 1, 3 и 4 при вычислении | " | См. п.5.1.3.1 | |
Расчетная толщина плоских образцов типов 3 и 4 при вычислении | " | См. п.5.3.5 | |
Безразмерный параметр, численно равный толщине образцов типов 1, 3 и 4 | См. п.5.1.5.2 | ||
Расчетные диаметры по ослабленному и неослабленному сечениям образцов типа 2 | " | См. п.5.1.3.1 | |
Расчетная площадь статического подроста усталостной трещины | м | См. п.5.3.3.8 | |
Расчетная длина контура статически подросшей трещины | м | См. п.5.3.3.8 | |
Максимальная нагрузка, действующая на образец | МН | См. п.5.1.1 | |
Нагрузка, действующая на образец и соответствующая точке локального максимума на диаграмме " | То же | То же | |
Расчетная нагрузка на образец | " | " | |
Условный предел текучести | МПа |
| |
Временное сопротивление (предел прочности) | То же |
| |
Номинальное напряжение по ослабленному сечению образца | " | См. п.2.6 | |
Номинальное разрушающее напряжение по ослабленному сечению образца | " | См. п.5.1.5 | |
Работа, соответствующая пластической части под диаграммами " | МДж | См. п.5.3.2 | |
Работа, соответствующая пластической части под диаграммами " | То же | См. п.5.3.1 | |
Размеры образцов | м | См. п.2.2, а также черт.1-5 | |
Средняя длина (полудлина) исходной усталостной трещины | То же | См. п.4.5.1 | |
Длина (полудлина) исходной усталостной трещины, измеренная в соответствующем сечении излома плоского образца | " | См. п.4.5.1.1, а также черт.8 | |
Расчетная длина (полудлина) исходной трещины с учетом пластической зоны | " | См. п.5.1.5.2 | |
Относительное сужение образцов типов 1, 3 и 4 в зоне разрушения | % | См. п.5.1.3.2 | |
| Смещение берегов надрезов образцов типов 1, 2, 3 и 4 | м | См. п.1.2 |
Прогиб образцов типа 4 | То же | См. п.1.2 | |
Смещения берегов надреза образцов, соответствующие характерным точкам на диаграммах " | " | См. п.5.1.3.2, а также черт.7 | |
| Условное пластическое смещение | " | См. п.5.2.1, а также черт.7 |
Поправочные функции | См. п.5.1.2 | ||
Коэффициент асимметрии цикла |
| См. п.2.6 | |
Безразмерные коэффициенты |
| См. п.5.1.3.1 | |
Безразмерный коэффициент |
| См. п.5.1.5.1 | |
Безразмерные коэффициенты | м | См. п.5.3.1.1 | |
Расчетный параметр геометрии образца | См. п.5.3.1.1
| ||
Коэффициент Пуассона | См. п.5.2.1 | ||
Модуль нормальной упругости
| МПа | См. п.5.2.1
| |
Расстояние между осями отверстий для крепления накладных опорных призм | м | См. п.3.3.1.2 и черт.6 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
ТЕРМИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ПОЯСНЕНИЯ К НИМ. ТАБЛИЦЫ ПЕРЕВОДА ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ
Термин | Пояснение |
1. Трещиностойкость | Термин, определяющий способность материала сопротивляться развитию трещин при механических и других воздействиях |
2. Смещение берегов трещины | Изменение расстояния между двумя точками на противоположных берегах трещины в процессе нагружения |
3. Модели трещины | Схемы нагружения и смещений в зонах трещин. Модель типа I - трещина отрыва; модель типа II - трещина поперечного сдвига; модель типа III - трещина продольного сдвига |
|
|
| |
4. Коэффициент интенсивности напряжений | Величина, определяющая напряженно-деформированное состояние и смещения вблизи вершины трещины для упругого тела, независимо от схемы нагружения, формы и размеров тела и трещины |
5. Коэффициент интенсивности напряжений | Значение |
6. Критический коэффициент интенсивности напряжений | Силовая характеристика трещиностойкости для модели трещины типа I при предельном стеснении пластических деформаций у вершины трещины, когда выполняются условия п.5.1.3.2 настоящего стандарта |
7. Критический коэффициент интенсивности напряжений | Значение |
8. Критический коэффициент интенсивности напряжений | Значение |
9. Условный коэффициент интенсивности напряжений | Значение |
10. Критический условный коэффициент интенсивности напряжений | Значения |
11. Раскрытие трещины | Смещение берегов непосредственно у вершины трещины |
12. Раскрытие в вершине трещины | Раскрытие трещины при нагрузке |
13. | Величина, характеризующая работу пластической деформации и разрушения, а также поле напряжений и деформаций при упругопластическом деформировании вблизи вершины трещины (аналогично коэффициенту интенсивности напряжений |
14. Критический | Значение |
Таблица перевода единиц механического напряжения (давления)
МПа | кгс/мм | бap | ksi=10 | дина/см | |
МПа | 1 | 0,1020 | 10 | 0,1450 | 10 |
кгс/мм | 9,807 | 1 | 98,07 | 1,422 | 9,807·10 |
бар | 0,100 | 1,020·10 | 1 | 1,450·10 | 10 |
ksi = 10 | 6,895 | 0,7031 | 68,95 | 1 | 6,895·10 |
дина/см | 10 | 1,020·10 | 10 | 1,450·10 | 1 |
Таблица перевода единиц коэффициента интенсивности напряжений
МПа·м | Н/мм | кгс/мм | ksi·in | бар·см | |
МПа·м | 1 | 31,62 | 3,225 | 0,9100 | 10 |
Н/мм | 3,162·10 | 1 | 0,1020 | 2,8780·10 | 3,162 |
кгс/мм | 0,3101 | 9,807 | 1 | 0,2822 | 31,01 |
ksi·in | 1,0990 | 34,7500 | 3,543 | 1 | 109,9 |
бар·см | 0,0100 | 0,3162 | 3,225·10 | 9,100·10 | 1 |
Таблица перевода единиц энергии и работы
Дж | кгс·м | эрг | эВ | кал | ft·Ibf | |
Дж | 1 | 0,1020 | 10 | 6,242·10 | 0,2388 | 0,7376 |
кгс·м | 9,807 | 1 | 9,807·10 | 6,121·10 | 2,342 | 7,233 |
эрг | 10 | 1,020·10 | 1 | 6,242·10 | 2,388·10 | 7,376·10 |
эВ | 1,602·10 | 1,634·10 | 1,602·10 | 1 | 3,827·10 | 1,182·10 |
кал | 4,187 | 0,4269 | 4,187·10 | 2,613·10 | 1 | 3,088 |
ft·lbf | 1,356 | 0,1383 | 1,356·10 | 8,462·10 | 0,3238 | 1 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
1. Предел трещиностойкости
Для металлов, имеющих диаграммы I типа (черт.7 настоящего стандарта), предел трещиностойкости естественным образом переходит в критические коэффициенты интенсивности напряжений
2. Предел трещиностойкости при широком варьировании длин трещин может быть использован в соответствии с п.1.5 настоящего стандарта.
3. Предел трещиностойкости определяют на сериях кратковременных статических испытаний плоских образцов:
типа 1 (черт.1 настоящего стандарта) при
типа 4 (черт.4 настоящего стандарта) при
типа 5 (черт.1) при
Примечание. Различие по длинам трещин от образца к образцу ориентировочно равно
Тип 5
Черт.1
4. Требования к образцам, их изготовлению, испытательному оборудованию и подготовке и проведению испытаний должны соответствовать требованиям настоящего стандарта.
5. По результатам испытаний образцов определяют разрушающую нагрузку
Кроме того, по результатам испытания до разрушения гладкого
6. После испытания образцов измеряют длину трещины
7. По значению нагрузки
для образца типа 1
где
для образцов типа 4
где
для образцов типа 5
где
На черт.2-4 графически представлены функции
Черт.2
Черт.3
Черт.4
8. По серии нагрузок
для образцов типов 1 и 5
для образцов типа 4
Примечание. Вместо
9. Полученные результаты для каждого образца заносят в протокол испытания (см. приложение 8). Результаты по определению предела трещиностойкости представляют в виде таблицы.
0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | |
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
Допустимо также представить результаты испытаний в виде графиков "
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
1. Определение температурных зависимостей характеристик трещиностойкости
1.1. Для построения температурных зависимостей требуется не менее трех значений характеристик трещиностойкости
1.2. Для построения полной температурной зависимости характеристик трещиностойкости
1.3. Температуры испытаний выбирают таким образом, чтобы охватить диапазон хрупкого, квазихрупкого и вязкого разрушений. При этом температуры испытаний следует назначать не более чем через 20°С - 30 °С.
1.4. При построении температурных зависимостей, указанных в п.1.1 настоящего приложения, характеристик трещиностойкости по оси ординат откладывают значения данной характеристики трещиностойкости, а по оси абсцисс - температуру испытаний
1.5. В качестве основного сводного материала испытаний по настоящему стандарту следует строить рекомендуемые зависимости характеристик трещиностойкости
Схематическое изображение температурных зависимостей характеристик трещиностойкости
2. Определение критических температур для малоуглеродистых и низколегированных сталей
2.1. Критические температуры
Переход от вязких разрушений к квазихрупким определяют по первой критической температуре
2.1.1. Для определения
).
2.1.2. По температурной зависимости "
2.1.3. Если при разрушении в рассматриваемом диапазоне температур четко выраженный переход от вязкого разрушения к квазихрупким не устанавливается, то величину
2.2. Определение процента вязкой составляющей
где
Для образцов типа 1
для образцов типа 2
для образцов типа 3 и 4
2.2.1. Измерение
2.2.2. В случае, если зоны хрупкого разрушения имеют сложную форму, то при необходимости планиметрирование площади соответствующего участка производят на увеличенном изображении.
2.2.3. При наличии в изломе нескольких зон хрупкого разрушения измеряют площади отдельных хрупких участков и суммируют их по всему излому.
2.3. Критические температуры
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Рекомендуемое
ВЫБОР ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
1. Тип и размеры образцов выбирают исходя из цели испытаний, размера и формы заготовок или деталей, из которых они вырезаются, механических свойств исследуемого металла при температуре испытания, максимальной нагрузки, создаваемой испытательной машиной, конструкции и размеров термо- или криокамеры и экономических соображений.
2. Для листового металла толщиной:
от 1 до 10 мм рекомендуется использовать образцы типа 1;
от 20 до 100 мм рекомендуется использовать образцы типа 3;
от 10 до 200 мм и более рекомендуется использовать образцы типа 4.
Для пруткового материала круглого сечения диаметром от 12 до 40 мм рекомендуется использование образцов типа 2.
Для пруткового материала квадратного или прямоугольного сечения толщиной 10-40 мм рекомендуется использовать образцы типа 2; при диаметрах и толщинах более 40 мм - образцы типов 3 и 4.
Для фасонного проката с различной формой поперечного сечения (двутавры, швеллеры, уголки, трубы и т.п.) форму и размеры образцов устанавливают по дополнительному согласованию с учетом анализа наибольшей нагруженности деталей из проката.
3. Образцы для испытаний на трехточечный изгиб применяют для металлов низкой и средней прочности (с относительным удлинением
4. Образцы для испытаний на внецентренное растяжение применяют для сталей всех категорий прочности, а также цветных металлов.
5. Корректность получения достоверных значений величины по испытаниям образцов определяется требованиями к их размерам по толщине
Ориентировочно толщину
Таблица 1
До 0,0050 включ. | 100,0 |
Св. 0,0050 " 0,0057 " | 75,0 |
" 0,0057 " 0,0062 " | 63,0 |
" 0,0062 " 0,0065 " | 50,0 |
" 0,0065 " 0,0068 " | 44,0 |
" 0,0068 " 0,0071 " | 38,0 |
" 0,0071 " 0,0075 " | 32,0 |
" 0,0075 " 0,0080 " | 25,0 |
" 0,0080 " 0,0085 " | 20,0 |
" 0,0085 " 0,0100 " | 12,5 |
" 0,0100 | 6,5 |
6. При определении величин
7. Если при изготовлении и испытании образцов отсутствуют специальные требования по выбору их габаритов, предпочтительными являются размеры образцов, указанные в табл.2.
Таблица 2
Тип образцов | |
1 | 1,0 |
2,5 | |
5,0 | |
10,0 | |
2 | 20,0 |
30,0 | |
50,0 | |
75,0 | |
3 и 4 | 12,5 |
25,0 | |
50,0 | |
| 75,0 |
8. При определении характеристик трещиностойкости металлов по результатам испытаний образцов типов 1-4 размеров, приведенных в табл.2, значения
где
8.1. Значения
Таблица 3
Значения
22,50 | 2650 |
23,25 | 2710 |
24,0 | 2760 |
24,75 | 2810 |
25,5 | 2870 |
26,25 | 2920 |
27,0 | 2980 |
27,75 | 3040 |
28,5 | 3090 |
29,25 | 3150 |
30,0 | 3210 |
30,75 | 3270 |
31,5 | 3330 |
32,25 | 3390 |
33,0 | 3450 |
33,75 | 3510 |
34,5 | 3580 |
35,25 | 3640 |
36,0 | 3700 |
36,75 | 3770 |
37,5 | 3830 |
30,0 | 919 |
31,0 | 937 |
32,0 | 956 |
33,0 | 974 |
34,0 | 993 |
35,0 | 1010 |
36,0 | 1030 |
37,0 | 1050 |
38,0 | 1070 |
39,0 | 1090 |
40,0 | 1110 |
41,0 | 1130 |
42,0 | 1150 |
43,0 | 1170 |
44,0 | 1195 |
45,0 | 1220 |
46,0 | 1240 |
47,0 | 1260 |
48,0 | 1280 |
49,0 | 1300 |
50,0 | 1330 |
60,0 | 325 |
62,0 | 331 |
64,0 | 338 |
66,0 | 344 |
68,0 | 351 |
70,0 | 358 |
72,0 | 365 |
74,0 | 372 |
76,0 | 379 |
78,0 | 386 |
80,0 | 393 |
82,0 | 400 |
84,0 | 408 |
86,0 | 415 |
88,0 | 423 |
90,0 | 430 |
92,0 | 438 |
94,0 | 446 |
96,0 | 454 |
98,0 | 462 |
100,0 | 470 |
90,0 | 133 |
93,0 | 135 |
96,0 | 138 |
99,0 | 141 |
102,0 | 143 |
105,0 | 146 |
108,0 | 149 |
111,0 | 152 |
114,0 | 155 |
117,0 | 158 |
120,0 | 161 |
123,0 | 164 |
126,0 | 167 |
129,0 | 170 |
132,0 | 173 |
135,0 | 176 |
138,0 | 179 |
141,0 | 182 |
144,0 | 185 |
147,0 | 188 |
150,0 | 192 |
Таблица 4
Значения
| ( | ||||||||
12,0 | 553 | 564 | 575 | 586 | 597 | 608 | 619 | 630 | 641 |
12,1 | 545 | 556 | 567 | 578 | 589 | 600 | 611 | 622 | 633 |
12,2 | 537 | 548 | 559 | 570 | 581 | 592 | 603 | 613 | 624 |
12,3 | 529 | 540 (0,06) | 551 (0,12) | 562 (0,18) | 573 (0,25) | 584 (0,31) | 595 (0,37) | 605 (0,43) | 616 (0,49) |
12,4 | 521 | 532 (0,06) | 543 (0,12) | 554 (0,19) | 565 (0,25) | 576 (0,31) | 587 (0,37) | 598 (0,43) | 609 (0,50) |
12,5 | 513 | 524 (0,06) | 535 (0,12) | 546 (0,19) | 557 (0,25) | 568 (0,31) | 579 (0,38) | 590 (0,44) | 601 (0,50) |
12,6 | 505 | 516 | 527 | 538 | 549 | 560 | 571 | 582 | 593 |
12,7 | 498 | 509 | 520 | 531 | 542 | 553 | 563 | 574 | 585 |
12,8 | 490 | 501 | 512 | 523 | 534 | 545 | 556 | 567 | 578 |
12,9 | 483 | 494 (0,06) | 505 (0,13) | 516 (0,19) | 527 (0,26) | 538 (0,32) | 549 (0,39) | 560 (0,45) | 571 (0,52) |
13,0 | 476 | 487 (0,06) | 497 (0,13) | 508 (0,20) | 519 (0,26) | 530 (0,32) | 541 (0,39) | 552 (0,46) | 563 (0,52) |
13,1 | 468 | 479 | 490 | 501 | 512 | 523 | 534 | 545 | 556 |
13,2 | 461 | 472 | 483 | 494 | 505 | 516 | 527 | 538 | 549 |
13,3 | 454 | 465 | 476 | 487 | 498 | 509 | 520 | 531 | 542 |
13,4 | 447 | 458 | 469 | 480 | 491 | 502 | 513 | 524 | 535 |
13,5 | 441 | 452 (0,07) | 463 (0,14) | 474 (0,20) | 485 (0,27) | 496 (0,34) | 506 (0,41) | 517 (0,47) | 528 (0,54) |
13,6 | 434 | 445 | 456 | 467 | 478 | 489 | 500 | 511 | 522 |
13,7 | 428 | 439 | 449 | 460 | 471 | 482 | 493 | 504 | 515 |
13,8 | 421 | 432 | 443 | 454 | 465 | 476 | 487 | 498 | 509 |
13,9 | 415 | 426 | 437 | 448 | 459 | 470 | 481 | 491 | 502 |
14,0 | 409 | 420 (0,07) | 430 (0,14) | 441 (0,21) | 452 (0,28) | 463 (0,35) | 474 (0,42) | 485 (0,49) | 496 (0,56) |
18,0 | 301 | 307 (0,09) | 313 (0,18) | 319 (0,27) | 325 (0,36) | 331 (0,45) | 337 (0,54) | 343 (0,63) | 349 (0,72) |
18,15 | 297 | 303 (0,09) | 309 (0,18) | 315 (0,27) | 320 (0,36) | 326 (0,45) | 332 (0,54) | 338 (0,64) | 343 (0,73) |
18,3 | 292 | 298 (0,09) | 304 (0,18) | 310 (0,27) | 316 (0,37) | 322 (0,46) | 328 (0,55) | 334 (0,64) | 340 (0,73) |
18,45 | 288 | 294 (0,09) | 300 (0,18) | 306 (0,28) | 312 (0,37) | 318 (0,46) | 324 (0,55) | 329 (0,65) | 335 (0,74) |
18,6 | 283 | 289 (0,09) | 295 (0,19) | 301 (0,28) | 307 (0,37) | 313 (0,46) | 319 (0,56) | 325 (0,65) | 331 (0,74) |
18,75 | 279 | 285 (0,09) | 291 (0,19) | 297 (0,28) | 303 (0,38) | 309 (0,47) | 315 (0,56) | 321 (0,66) | 327 (0,75) |
18,9 | 275 | 281 (0,09) | 287 (0,19) | 293 (0,28) | 299 (0,38) | 305 (0,47) | 311 (0,57) | 317 (0,66) | 323 (0,76) |
19,05 | 271 | 277 | 283 | 289 | 295 | 301 | 307 | 313 | 319 |
19,2 | 267 | 273 (0,10) | 279 (0,19) | 285 (0,29) | 291 (0,38) | 297 (0,48) | 303 (0,58) | 309 (0,67) | 314 (0,77) |
19,35 | 263 | 269 (0,10) | 275 (0,19) | 281 (0,29) | 287 (0,39) | 293 (0,48) | 299 (0,58) | 305 (0,67) | 310 (0,77) |
19,5 | 259 | 265 | 271 | 277 | 283 | 289 | 295 | 301 | 307 |
19,65 | 255 | 261 | 267 | 273 | 279 | 285 | 291 | 297 | 303 |
19,8 | 251 | 257 | 263 | 269 | 275 | 281 | 287 | 293 | 299 |
19,95 | 247 | 253 | 259 | 265 | 271 | 277 | 283 | 289 | 295 |
20,1 | 244 | 249 | 255 | 261 | 267 | 273 | 279 | 285 | 291 |
20,25 | 240 | 246 | 252 | 258 | 264 | 270 | 276 | 282 | 288 |
20,4 | 236 | 242 | 248 | 254 | 260 | 266 | 272 | 278 | 284 |
20,55 | 233 | 239 | 245 | 251 | 257 | 262 | 268 | 247 | 280 |
20,7 | 229 | 235 | 241 | 247 | 253 | 259 | 265 | 271 | 277 |
20,85 | 226 | 232 | 238 | 244 | 250 | 256 | 261 | 267 | 273 |
21,0 | 222 | 228 | 234 | 240 | 246 | 252 | 258 | 264 | 270 |
30,0 | 140 | 143 (0,15) | 145 (0,30) | 148 (0,45) | 151 (0,60) | 154 (0,75) | 157 (0,90) | 159 (1,05) | 162 (1,20) |
30,25 | 138 | 141 (0,15) | 143 (0,30) | 146 (0,45) | 149 (0,61) | 152 (0,76) | 154 (0,91) | 157 (1,06) | 160 (1,21) |
30,5 | 136 | 139 (0,15) | 141 (0,31) | 144 (0,46) | 147 (0,61) | 150 (0,76) | 152 (0,92) | 155 (1,07) | 158 (1,22) |
30,75 | 134 | 136 (0,15) | 139 (0,31) | 142 (0,46) | 145 (0,62) | 148 (0,77) | 150 (0,92) | 153 (1,08) | 156 (1,23) |
31,0 | 132 | 134 (0,16) | 137 (0,31) | 140 (0,46) | 143 (0,62) | 146 (0,78) | 148 (0,93) | 151 (1,08) | 154 (1,24) |
31,25 | 130 | 132 (0,16) | 135 (0,31) | 138 (0,47) | 141 (0,62) | 144 (0,78) | 147 (0,94) | 149 (1,09) | 152 (1,25) |
31,5 | 128 | 131 (0,16) | 133 (0,32) | 136 (0,47) | 139 (0,63) | 142 (0,79) | 144 (0,94) | 147 (1,10) | 150 (1,26) |
31,75 | 126 | 129 (0,16) | 131 (0,32) | 134 (0,48) | 137 (0,64) | 140 (0,79) | 142 (0,95) | 145 (1,11) | 148 (1,27) |
32,0 | 124 | 127 | 130 | 132 | 135 | 138 | 141 | 143 | 146 |
32,25 | 122 | 125 | 128 | 130 | 133 | 136 | 139 | 141 | 144 |
32,50 | 120 | 123 | 126 | 129 | 131 | 134 | 137 | 140 | 142 |
32,75 | 118 | 121 | 124 | 127 | 130 | 132 | 135 | 138 | 141 |
33,0 | 117 | 119 | 122 | 125 | 128 | 131 | 133 | 136 | 138 |
33,25 | 115 | 118 | 120 | 123 | 126 | 129 | 132 | 134 | 137 |
33,5 | 113 | 116 | 119 | 121 | 124 | 127 | 130 | 133 | 135 |
33,75 | 111 | 114 | 117 | 120 | 123 | 125 | 128 | 131 | 134 |
34,0 | 110 | 113 | 115 | 118 | 121 | 124 | 126 | 129 | 132 |
34,25 | 108 | 111 | 114 | 116 | 119 | 122 | 125 | 128 | 130 |
34,5 | 106 | 109 | 112 | 115 | 118 | 120 | 123 | 126 | 129 |
34,75 | 105 | 108 | 110 | 113 | 116 | 119 | 122 | 124 | 127 |
35,0 | 103 | 106 | 109 | 112 | 114 | 117 | 120 | 123 | 125 |
45,0 | 76,2 | 77,7 | 79,2 | 80,7 | 82,2 | 83,7 | 85,2 | 86,7 | 88,2 |
45,38 | 75,0 | 76,5 | 78,0 | 79,6 | 81,1 | 82,6 | 84,1 | 85,6 | 87,1 |
45,75 | 73,9 | 75,4 | 76,9 | 78,4 | 79,9 | 81,5 | 83,0 | 84,5 | 86,0 |
46,12 | 72,8 | 74,3 | 75,8 | 77,3 | 78,8 | 80,4 | 81,9 | 83,4 | 84,9 |
46,5 | 71,7 | 73,2 | 74,7 | 76,2 | 77,8 | 79,3 | 80,8 | 82,3 | 83,8 |
46,88 | 70,6 | 72,1 | 73,7 | 75,2 | 76,7 | 78,2 | 79,7 | 81,2 | 82,7 |
47,25 | 70,0 | 71,1 | 72,6 | 74,1 | 75,6 | 77,1 | 78,6 | 80,1 | 81,7 |
47,62 | 68,5 | 70,0 | 71,5 | 73,1 | 74,6 | 76,1 | 77,6 | 79,1 | 80,6 |
48,0 | 67,5 | 69,0 | 70,5 | 72,0 | 73,5 | 75,0 | 76,6 | 78,1 | 79,6 |
48,38 | 66,5 | 68,0 | 69,5 | 71,0 | 72,5 | 74,0 | 75,5 | 77,0 | 78,6 |
48,75 | 65,5 | 67,0 | 68,5 | 70,0 | 71,5 | 73,0 | 74,5 | 76,0 | 77,6 |
49,12 | 64,5 | 66,0 | 67,5 | 69,0 | 70,5 | 72,0 | 73,5 | 75,1 | 76,6 |
49,5 | 63,5 | 65,0 | 66,5 | 68,0 | 69,6 | 71,1 | 72,6 | 74,1 | 75,6 |
49,88 | 62,6 | 64,1 | 65,6 | 67,1 | 68,6 | 70,1 | 71,6 | 73,1 | 74,6 |
50,25 | 61,6 | 63,1 | 64,6 | 66,1 | 67,6 | 69,2 | 70,7 | 72,2 | 73,7 |
50,62 | 60,7 | 62,2 | 63,7 | 65,2 | 66,7 | 68,2 | 69,7 | 71,2 | 72,8 |
51,1 | 59,8 | 61,3 | 62,8 | 64,3 | 65,8 | 67,3 | 68,8 | 70,3 | 71,8 |
51,38 | 58,9 | 60,4 | 61,9 | 63,4 | 64,9 | 66,4 | 67,9 | 69,4 | 70,9 |
51,75 | 58,0 | 59,5 | 61,0 | 62,5 | 64,0 | 65,5 | 67,0 | 68,5 | 70,1 |
52,12 | 57,1 | 58,6 | 60,1 | 61,6 | 63,1 | 64,7 | 66,2 | 67,6 | 69,2 |
52,5 | 56,3 | 58,8 | 59,3 | 60,8 | 62,3 | 63,8 | 65,3 | 66,8 | 68,3 |
Таблица 5
Значение
11,250 | 4220 |
11,375 | 4280 |
11,5 | 4340 |
11,625 | 4400 |
11,75 | 4460 |
11,875 | 4530 |
12,0 | 4600 |
12,125 | 4670 |
12,25 | 4740 |
12,375 | 4810 |
12,5 | 4890 |
12,625 | 4960 |
12,75 | 5040 |
12,875 | 5120 |
13,0 | 5210 |
13,125 | 5290 |
13,25 | 5380 |
13,375 | 5470 |
13,5 | 5560 |
13,625 | 5650 |
13,75 | 5750 |
22,50 | 1490 |
22,75 | 1510 |
23,0 | 1530 |
23,25 | 1560 |
23,5 | 1580 |
23,75 | 1600 |
24,0 | 1630 |
24,25 | 1650 |
24,5 | 1680 |
24,75 | 1700 |
25,0 | 1730 |
25,25 | 1760 |
25,5 | 1780 |
25,75 | 1810 |
26,0 | 1840 |
26,25 | 1870 |
26,50 | 1900 |
26,75 | 1930 |
27,0 | 1965 |
27,25 | 2000 |
27,5 | 2030 |
45,0 | 528 |
45,5 | 535 |
46,0 | 542 |
46,5 | 550 |
47,0 | 558 |
47,5 | 566 |
48,0 | 575 |
48,5 | 583 |
49,0 | 592 |
49,5 | 602 |
50,0 | 611 |
50,5 | 620 |
51,0 | 630 |
51,5 | 641 |
52,0 | 651 |
52,5 | 662 |
53,0 | 672 |
53,5 | 684 |
54,0 | 695 |
54,5 | 706 |
55,0 | 718 |
67,50 | 287 |
68,25 | 291 |
69,0 | 295 |
69,75 | 299 |
70,5 | 304 |
71,25 | 308 |
72,0 | 313 |
72,75 | 318 |
73,5 | 322 |
74,25 | 327 |
75,0 | 332 |
75,75 | 338 |
76,5 | 343 |
77,25 | 349 |
78,0 | 354 |
78,75 | 360 |
79,5 | 366 |
80,25 | 372 |
81,00 | 378 |
81,75 | 384 |
82,5 | 391 |
Таблица 6
Значение
11,250 | 4630 |
11,375 | 4690 |
11,5 | 4760 |
11,625 | 4830 |
11,75 | 4905 |
11,875 | 4980 |
12,0 | 5060 |
12,125 | 5140 |
12,25 | 5220 |
12,375 | 5300 |
12,5 | 5390 |
12,625 | 5470 |
12,75 | 5560 |
12,875 | 5655 |
13,0 | 5750 |
13,125 | 5840 |
13,25 | 5940 |
13,375 | 6040 |
13,5 | 6140 |
13,625 | 6250 |
13,75 | 6350 |
22,50 | 1640 |
22,75 | 1660 |
23,0 | 1680 |
23,25 | 1710 |
23,5 | 1730 |
23,75 | 1760 |
24,0 | 1790 |
24,25 | 1820 |
24,5 | 1850 |
24,75 | 1870 |
25,0 | 1900 |
25,25 | 1935 |
25,5 | 1970 |
25,75 | 2000 |
26,0 | 2030 |
26,25 | 2070 |
26,5 | 2100 |
26,75 | 2140 |
27,0 | 2170 |
27,25 | 2210 |
27,5 | 2250 |
45,0 | 578 |
45,5 | 587 |
46,0 | 595 |
46,5 | 604 |
47,0 | 613 |
47,5 | 623 |
48,0 | 632 |
48,5 | 642 |
49,0 | 652 |
49,5 | 663 |
50,0 | 673 |
50,5 | 684 |
51,0 | 695 |
51,5 | 707 |
52,0 | 719 |
52,5 | 731 |
53,0 | 743 |
53,5 | 755 |
54,0 | 768 |
54,5 | 781 |
55,0 | 794 |
67,50 | 315 |
68,25 | 319 |
69,0 | 324 |
69,75 | 329 |
70,5 | 334 |
71,25 | 339 |
72,0 | 344 |
72,75 | 350 |
73,5 | 355 |
74,25 | 361 |
75,0 | 367 |
75,75 | 373 |
76,5 | 379 |
77,25 | 385 |
78,0 | 391 |
78,75 | 398 |
79,5 | 404 |
80,25 | 411 |
81,00 | 418 |
81,75 | 425 |
82,5 | 432 |
9. Рекомендуется следующая система кодирования обозначения конфигурации образца и способа его нагружения, ориентации плоскости трещины и направления ее развития по отношению к базовым направлениям заготовки и технологического процесса получения заготовки:
9.1. Обозначение конфигурации образцов и способа их нагружения по п.2.1 настоящего стандарта.
9.2. Толщину
9.3. Обозначения ориентации плоскости трещины и направления ее роста по отношению к базовым направлениям заготовок прямоугольного и кругового поперечного сечения используют буквенные обозначения, которые заключают в скобки и следуют за обозначениями толщины образцов в соответствии с чертежом.
9.4. Для образцов из материала, не обладающего анизотропией механических свойств, ориентация плоскости трещины и направление роста трещины указывается символом "0".
9.5. Технологический процесс получения заготовки указывают в скобках после обозначения ориентации плоскости трещины, например: (прокат); (поковка); (отливка); (штамповка) и др.
9.6. Пример кодированного обозначения образца, испытанного на трещиностойкость:
тип 3 (25/50)
Расшифровка кода: образец на внецентренное растяжение толщиной
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Рекомендуемое
МЕТОДИКА НАНЕСЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ОБРАЗЦОВ В ЗАХВАТЫ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
1. Конструкцию, а также технологию и точность изготовления приспособлений для крепления и нагружения образцов выбирают так, чтобы обеспечить выполнение требований п.3.6 настоящего стандарта и соблюсти ограничения на геометрические параметры трещины (пп.2.5, 2.7 настоящего стандарта). Размеры и материал приспособлений назначать с учетом требований к их прочности и жесткости. В подвижных соединениях стремятся максимально уменьшить трение и выработку, для чего применяют антифрикционные втулки и смазку. В приспособлениях по возможности используют (частично или полностью) захваты серийных испытательных машин и прилагаемые к ним приспособления.
2. Нет принципиальных различий в требованиях к приспособлениям, используемым для предварительного нанесения исходной трещины и при последующих испытаниях на трещиностойкость, но если эти операции осуществляют на различных машинах, приспособления могут отличаться.
3. Образцы, испытываемые на растяжение (типы 1 и 2), нагружают через самоцентрирующиеся соединения (двойной цилиндрический шарнир сферический шарнир, либо шаровые опоры). Жесткое соединение приспособлений с тягами (траверсой) испытательной машины допускается только в том случае, если возникающие в образце изгибные напряжения составляют не более ±5% от растягивающих.
4. Приспособления для образцов типа 1
4.1. Усилие на образцы типа 1 небольшой ширины (до 80 мм) передается непосредственно через палец и вилку (черт.1), а более широкие образцы предварительно зажимают болтами или шпильками через накладки расположенных в один, два или три (редко больше) ряда (черт.2). Ширина накладок должна быть не меньше ширины образца. Для увеличения сцепления между накладками и образцом обычно на их внутренней стороне закрепляют сменные вкладыши из твердой стали (45-50 HRC) с острыми выступами на поверхности, контактирующей с образцом. Вместо вкладышей допускается делать насечку непосредственно на внутренней поверхности накладок. При испытании образцов из твердых материалов допускается делать вкладыши из фрикционного материала или из мягкого материала, а насечку наносить на образце.
Приспособление для крепления образцов
типа 1
1 - тяга машины; 2 - переходник; 3 - фиксирующая гайка; 4 - стакан; 5 - сферическая гайка; 6 - сферическая шайба; 7 - вилка; 8 - палец; 9 - гайка; 10 - образец; 11 - штифт; 12 - установочная втулка; 13 - шайба
Черт.1
Приспособление для крепления образцов
типа 1
1 - тяга машины; 2 - вилка; 3 - фиксирующая гайка; 4 - палец; 5 - шплинт; 6 - накладка; 7 - болт; 8 - гайка; 9 - шайба; 10 - образец; 11 - вкладыши
Черт.2
4.2. Диаметр отверстий под палец в образце и накладках не должен превышать 0,3 ширины образца, отклонение центров этих отверстий (в самом образце и в собранном с накладками) от оси образца не должно превышать 0,001 его ширины, а расстояние между центрами отверстий по оси образца должно быть не менее чем в 2,2 раза больше ширины. Посадка пальца в отверстии образца, накладки или вилки -
4.3. Боковые зазоры между образцом (черт.1) или накладками и вилкой назначают около 5% его ширины. При больших зазорах применяют сменные установочные втулки различной длины (черт.1).
4.4. При необходимости ослабленное отверстием сечение образцов шириной до 80 мм усиливают с двух сторон пластинами толщиной не менее 3 мм, которые прикрепляют к образцу заклепками или болтами (черт.3). С этой целью концевые части образцов можно также расширить в 1,2-1,5 раза, причем длина рабочей части образца должна быть не менее 1,8 ее ширины.
Приспособление для крепления образцов
типа 1
1 - тяга машины; 2 - переходник; 3 - фиксирующая гайка; 4 - вилка; 5 - палец; 6 - шплинт; 7 - болт; 8 - гайка; 9 - образец; 10 - пластина
Черт.3
5. Приспособление для образца типа 3
Усилие на образец типа 3 передается через палец и вилку (черт.4). Свободное вращение пальца обеспечивается посадкой
Приспособление для крепления образцов
типа 3
1 - тяга машины; 2 - вилка; 3 - фиксирующая гайка; 4 - образец; 5 - палец; 6 - гайка; 7 - шайба; 8 - установочная втулка
Черт.4
6. Приспособления для образцов типа 2 для нанесения усталостной трещины и для испытаний отличаются
6.1. Усталостные трещины рекомендуется образовывать при круговом жестком (с заданным прогибом) изгибе, что способствует осесимметричному развитию трещины. С этой целью используют нагрузочное приспособление, показанное на черт.5. Образцы диаметром более 15 мм нагружают по четырехточечной, а менее - по трехточечной схеме изгиба. Трещину можно образовать также при нагружении по схеме кругового консольного изгиба. Для контроля усилия в приспособление вмонтирован тензорезисторный динамометр, который позволяет по уменьшению жесткости образца судить также о продвижении усталостной трещины. Требуемая ее глубина обычно достигается при падении нагрузки на 10% - 14%. Установка образца по отношению к нагружающему ролику должна быть такова, чтобы перемещение ролика было перпендикулярным к оси образца с погрешностью не более 2°, усилие передавалось на образец равномерно по всей ширине ролика, и линия контакта располагалась симметрично плоскости надреза с относительной погрешностью не более 2%. Крепление приспособления должно позволять плавно изменять прогиб образца и поддерживать его постоянным с погрешностью не более 5%. В случае нанесения трещины на токарном станке образец зажимают в центрах или в патроне, а нагрузочное приспособление закрепляют на суппорте.
Приспособление для нанесения усталостных трещин на образцах типа 2
Черт.5
6.2. Образцы типа 2 испытывают в стандартных захватах, предназначенных для испытаний цилиндрических образцов на растяжение по ГОСТ 1497-84.
7. Приспособление для образцов типа 4
7.1. Образцы типа 4 устанавливают на роликовых опорах диаметром, равным
Приспособление для установки образцов типа 4
1 - нагружающий ролик; 2 - образец; 3 - установочный болт; 4 - гайка; 5 - опорный ролик; 6 - корпус опоры; 7 - болт; 8 - шайба; 9 - торцевая пластина; 10 - боковая пластина; 11 - ограничительная пластина; 12 - болт; 13 - шайба; 14 - винт; 15 - пружина
Черт.6
7.2. Допускается наносить усталостные трещины в образцах типа 4 при чистом или консольном изгибе. Приспособления для зажима образцов должны обеспечить установку образца без проскальзывания и перекосов.
8. Выбор нагрузки при нанесении исходных усталостных трещин на образцах, предназначенных для определения
8.1. Максимальную нагрузку цикла при нанесении исходных усталостных трещин для образцов типов 1, 3 и 4 вычисляют по формуле
где
Значения
0,20 | 0,21 | 0,22 | 0,23 | 0,24 | 0,25 | 0,26 | 0,27 | 0,28 | 0,29 | |
0,575 | 0,590 | 0,605 | 0,620 | 0,635 | 0,650 | 0,664 | 0,679 | 0,693 | 0,708 | |
0,25 | 0,275 | 0,300 | 0,325 | 0,350 | 0,375 | 0,400 | 0,425 | - | - | |
4,925 | 5,265 | 5,621 | 5,995 | 6,392 | 6,818 | 7,279 | 7,782 | - | - | |
5,332 | 5,688 | 6,064 | 6,465 | 6,896 | 7,365 | 7,878 | 8,446 | - | - |
8.2. Максимальную нагрузку цикла при нанесении усталостной трещины в образцах типа 2 при нагружении круговым изгибом вычисляют по формуле
где
Значение
где
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Рекомендуемое
ДАТЧИКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ СМЕЩЕНИЯ
1. При испытаниях на трещиностойкость при температурах, отличающихся от комнатной, датчики смещения рекомендуется размещать в пределах крио- или термокамеры. Для монтажа тензорезисторов на упругие элементы датчиков необходимо использовать соответствующие клеи.
2. Диапазон измерений датчиков смещения
3. В качестве материала упругого элемента используют пружинные стали, бериллиевые бронзы, алюминиевые или титановые сплавы с высоким пределом упругости, со стабильными механическими свойствами в выбранном температурном диапазоне испытаний.
4. Тарировку датчиков смещения в соответствии с п.3.3 стандарта проводят в составе всей измерительной системы с применением градуировочных приспособлений, обеспечивающих отсчет перемещений с погрешностью не ниже ±0,005 мм.
Для датчиков, предназначенных для работы при температурах, отличающихся от комнатной, как исключение, допускается проведение градуировки при комнатной температуре с последующим уточнением ее в нескольких точках при температуре испытания.
5. Конструкцию двухконсольного датчика смещений рекомендуется выбирать исходя из следующих соображений:
5.1. Размер датчика
где
Черт.1
5.2. Рабочий диапазон датчика смещения
где
5.3. На упругие элементы датчика наклеивают тензорезисторы с сопротивлением 100-300 Ом и базой 5-20 мм и соединяют их в полный мост, обеспечивая температурную компенсацию (см. черт.2).
Черт.2
6. Чувствительность датчика с мостовой измерительной схемой равна
где
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
Материал | Способ выплавки | |||||||||
Химический состав | ||||||||||
Механические свойства при температуре | ||||||||||
Образец | Тип | Номер | Заготовка | Термообработка | ||||||
Направление и место вырезки | Состояние поверхности | Микроструктура | ||||||||
Размеры, мм | ||||||||||
Условия нанесения усталостной трещины | ||||||||||
Температура, | Частота нагружения, Гц | Форма цикла | ||||||||
Условия испытания | Испытательная машина | Температура, | Среда | Давления, МПа | Скорость нагружения, МПа·м | |||||
Результаты | ||||||||||
_______________
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Рекомендуемое
СПОСОБЫ ФИКСАЦИИ ФРОНТА СТАТИЧЕСКИ ПОДРОСШЕЙ ТРЕЩИНЫ
Маркировка фронта подросшей трещины на изломе образца осуществляется либо тепловым окрашиванием поверхностей подросшей трещины, либо повторным циклическим нагружением образца. Для сталей целесообразно использовать тепловое окрашивание. Оно заключается в нагреве образца до 300°С (600°С для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса) на воздухе и в воздействии этой температуры на образец в течение 10 мин на каждые 25 мм толщины образца. Для неподдающихся контрастному окрашиванию металлических материалов, а также для сталей применяют повторное циклическое нагружение образца. Длительность этого нагружения должна обеспечивать удлинение трещины не менее 1-2 мм на обеих боковых поверхностях образца. Максимальная нагрузка цикла должна составлять 0,4-0,7 максимального уровня нагрузки, достигнутой в процессе испытаний образца.
Электронный текст документа
и сверен по:
Механические испытания.
Расчет и испытания на прочность: Сб. стандартов. -
, 2005