ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ ДИСКОВ, ОПЕРТЫХ ПО КОНТУРУ

Испытание на изгиб дисков, опертых по контуру (испытание дисков на «круговой» изгиб),—один из методов оценки склонности материалов к хруп­кому разрушению [18, 19]. Испытание дисков в среде жидкого азота позволяет определить сопротивление отрыву сталей и их сварных соединений и может быть использовано для оценки критической температуры хладноломкости; рекомендуется при сравнительной опенке материалов для сосудов, работаю­щих под внутренним давлением. Определение сопротивления отрыву в попе­речном направлении при этом испытании позволяет выявить влияние струк­турных факторов (вытянутых фаз, мелких трещин между волокнами и т. п.), присущих этому направлению. При определении сопротивления отрыву свар­ных соединений по этому методу испытание следует проводить, располагая шов в зоне растягивающих напряжений как стороной проплава (корня шва), так и стороной усиления.

Диски, опертые по контуру, могут испытываться на любой универсальной машине или прессе по схеме, показанной на рис. 1. Круглый диск из листа или другого полуфабриката толщиной опирается на кольцо с внутрен­ним диаметром ; пуансон диаметром под дейст­вием силы изгибает диск. Изгиб тонкостенного диска вызывает в кольцевой зоне между пуансоном и опорой двухосное напряженное состояние: в ра­диальных и окружных сечениях действуют только нормальные напряжения.

Наибольшие нормальные напряжения возникают на поверхности диска: с одной стороны, от срединной плоскости — растягивающие, с другой — сжи­мающие. Жесткость метода испытания на изгиб дисков возрастает с увели­чением толщины диска, диаметра пуансона и с понижением температуры испы­тания. Для проведения испытаний при пониженных температурах приспособ­ление (см. рис. 1) помещают в ванну с соответ­ствующей охлаждающей смесью.

При испытании диска на изгиб определяют разрушающую нагрузку, характер разрушения и стрелу прогиба. Подсчет напряжений [20] При разрушении (определение сопротивления отрыву, хрупкой прочности) возможен только при отсут­ствии пластического прогиба и производится в соответствии с первой теорией прочности по формуле

где P – нагрузка при разрушении;

h – толщина диска;

d и D – диаметры пуансона и опоры соответственно;

- коэффициент Пуассона.

Разрушение диска может быть хрупким (рис. 2, а и б), когда излом проходит в одном или не­скольких диаметральных направ­лениях, при этом число линий из­лома, как правило, увеличивается с ростом хрупкости материала; вязким (см. рис. 2, в), когда пу­ансон вырубает в диске «пробку». В последнем случае испытание дисков не рекомендуется, так как оно принципиально не отличается от испытания листового материала на срез по круговому контуру. Это относится, например, к листам из закаленных и отпущенных кон­струкционных сталей, не имею­щих четко выраженного на­правления волокна, разрушаю­щихся даже при температуре жид­кого азота со значительной пласти­ческой деформацией.

Изгиб дисков (обычно в поперечном волокну направлении) позволяет установить характер изменения сопротивления отрыву, принципиально отлич­ный от изменения других механических свойств, отражающих сопротивление вязкому разрушению, сопротивление пластической деформации и др. (рис. 3).

ЛИТЕРАТУРА

1. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. М., Оборонгиз, 1952.

2. Ш а п о ш н и к о в Н. А. Механические испытания металлов. М., Маш-гиз, 1954.

3. Н а д а и А. Пластичность и разрушение твердых тел. ИЛ, 1954.

4. ГОСТ 1497—61. Металлы. Методы испытания на растяжение.

5.Давиденков Н. Н. «Зав. лаб.», 1948, № 10.

6. Ратнер С. И. «Зав. лаб.», 1951, № 5.

7. Hannink D. K., Sippel F. G. Metal Progress, 1960, No 78, р. 89—92.

8. ГОСТ 3565—69. Металлы. Метод испытания на кручение.

9. Ратнер С. И. Прочность и пластичность металлов. М., Оборонгиз,

1949.

10. Р а т н е р С. И., К а д о б н о в а Н. Н., П е т р о в Е. А. «Зав. лаб.»,

1954, № 3. с. 332.

11. Шевандин Е. М. «Зав. лаб.», 1946, № 7—8, № 9—10.

12. Данилов Ю. С., Кадобнова Н. В., М и р о н о в Л. Г. Прибор для испытания плоских образцов на сжатие. «Зав. лаб.», 1958, № 10.

13. Власов В. 3. Тонкостенные упругие стержни. М., Машгиз, 1959.

14. Х о ф ф Н. Продольный изгиб на устойчивость. Пер. с англ., ИЛ, 1955.

15. Ф о м и н Н. А. К расчету заклепочных соединений. Труды ЦАГИ № 206, 1935.,

16. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. М., Оборонгиз, 1949.

17. Д а н и л о в Ю. С., Г а л и м у р з а А. Г. «Зав. лаб.», 1954, т. 2, № 5.

18. Фридман Я. Б., Ройтман И.М. «Зав. лаб.», 1948, № 10.

19. П о т а к Я. М. Хрупкое разрушение стали и стальных деталей. М., Оборонгиз, 1955.

20. Расчеты на прочность в машиностроении под ред. Пономарева С. Д. М., Машгиз, 1958, т. II.

 

Раздел III

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ