21. Тоже самое что в 19 вопросе.

22. Технология испытаний на ударный изгиб

Среди многочисленных методов ударных испытаний наиболее широкое практическое применение нашел метод испытания на ударный изгиб с измерением величины ударной вязкости. Эта характеристика играет огромную роль при оценке служебных свойств конструкционных, а также инструментальных сталей.

В процессе эксплуатации деталей могут возникнуть внешние факторы, под воздействием которых материал становится хрупким:

- увеличение скорости деформирования (возникновение ударных нагрузок);

- понижение температуры;

- возникновение двухосного и трехосного напряженных состояний;

- образование концентраторов напряжений – надрезов, трещин и т. д.

Склонность стали к хрупкому разрушению возрастает также под воздействием внутренних факторов:

- повышенное содержание фосфора, концентрирующегося по границам зерен;

- крупнозернистая структура;

- наличие карбидов по границам зерен;

- полосчатость и т. д.

Определение ударной вязкости при динамических испытаниях на ударный изгиб является основным практическим методом оценки склонности стали к хрупкому разрушению.

Испытание на ударный изгиб основано на разрушении образца с концентратором напряжений ударом маятникового копра. Концы образца располагают на опорах (рис. 12.1). В результате испытания определяют полную работу, затраченную при ударе, и рассчитывают ударную вязкость. Роль концентратора сводится к следующему. При испытаниях стальных образцов на ударный изгиб напряжения и деформации локализуются в ограниченном объеме металла вокруг надреза. Именно здесь поглощается практически вся работа удара. Чем глубже и острее надрез и больше ширина сечения образца, тем больше величина продольных и поперечных нормальных напряжений в районе вершины надреза и тем меньше работа удара. ГОСТ 9454-78 предполагает три вида (формы) концентраторов: U-образный с радиусом в вершине R=1 мм, V-образный с R = 0,25 мм и Т-образный с усталостной трещиной. В соответствии с этим, при записи ударной вязкости (КС) в ее обозначение вводится третья буква, указывающая вид надреза – KCU, KCV, KCT.

   

Рисунок 12.1 – Форма и размеры образца для испытаний на ударную вязкость

Величина KCU характеризует ударную вязкость материала при отсутствии ярко выраженного концентратора напряжения. Величина KCV характеризует ударную вязкость материала при наличии концентратора напряжения. Данный параметр используют, например, при оценке пригодности материалов для сосудов давления, трубопроводов и других конструкций повышенной надежности. Известно, что работа разрушения состоит из работы зарождения трещины и работы распространения трещины. Величина KCT характеризует работу распространения трещины при ударном изгибе и оценивает способность материала сопротивляться начавшемуся разрушению. Он учитывается при выборе металлов и сплавов для конструкций особо ответственного назначения (летательные аппараты, роторы турбин и т. п.).

23. Особенности организации и технологии испытаний образцов и несущих элементов конструкций на ударную нагрузку. ( не уверена)

Испытания на воздействие классического удара проводят для элементов, аппаратуры и других электротехнических изделий с целью определения их устойчивости к воздействию одиночных (ГОСТ 28213) и многократных (ГОСТ 28215) ударных нагрузок. Как проводятся эти испытания? Какое требуется оборудование? Какие параметры следует задавать? Эти вопросы будут рассмотрены в данном разделе.

Любое электротехническое оборудование в процессе эксплуатации и транспортирования подвергается воздействию внешних факторов, в том числе — ударам, одиночным или многократным, различной природы и уровня воздействия. Испытание на воздействие удара по ГОСТ 28213 обеспечивает удобный метод определения способности образцов выдерживать воздействие одиночного удара. Для повторяющихся ударов испытание следует проводить согласно ГОСТ 28215.

Прежде всего следует понимать, что целью испытаний по ГОСТ 28213 и ГОСТ 28215 является определение механических дефектов и (или) ухудшения заданных характеристик, а также использование этой информации вместе с требованиями нормативно-технической документации для определения конструктивной прочности образцов или как средство контроля их качества.

Испытательное оборудование

В зависимости от сложности испытаний, воздействие на образец ударной нагрузки может осуществляться с помощью ударной установки, на электродинамическом вибростенде, методом свободного падения и др. На ударных установках параметры удара контролируются по показаниям датчика силы. При проведении испытаний на электродинамических вибростендах по показаниям акселерометра контролируется воспроизводимое ускорение и строится график зависимости ускорения от времени для получения реальной формы импульса. Критерием попадания формы импульса в заданный допуск может служить соответствие значения виброскорости, полученного путем интегрирования кривой ускорение-время, значению из таблицы 1. При испытании образца методом свободного падения изменение скорости определяется высотой падения и отскока, при этом образец испытывает постоянное ускорение.

Выбор оборудования

Испытательное оборудование должно обеспечивать воспроизведение требуемых параметров с заданной точностью. Характеристики измерительной системы должны быть такими, чтобы можно было зарегистрировать значение действительного импульса.

Электродинамические вибростенды позволяют воспроизводить все формы сигналов, описанные в ГОСТ 28213. Параметры вибростенда определяют степень жесткости при испытаниях. Для проведения испытаний на электродинамическом вибростенде также потребуются: акселерометр для определения параметров воспроизводимой вибрации, анализатор спектра для измерения сигнала с акселерометра и управления вибростендом, программное обеспечение, позволяющее проводить испытания в автоматическом режиме по заданному профилю с непрерывным контролем всех параметров.

При выборе оборудования следует особое внимание обратить на значения воспроизводимых ускорения, скорости и перемещения, а также частотный диапазон не только самого вибростенда, но и акселерометра, и измерительной и задающей аппаратуры, применяемой при испытаниях. Немаловажным параметром является максимальная масса загрузки вибростенда, поскольку испытание некоторых изделий требуется проводить в упаковке, которая, иной раз, соизмерима с весом самого прибора.

Параметры испытаний

Степень жесткости и форма ударного импульса, воздействующего на образец, по возможности должны определяться внешними условиями, которым образец подвергается во процессе эксплуатации и транспортирования. Но, поскольку образцы зачастую подвергаются ударам различной амплитуды, имеющим сложный и случайный характер, целью испытания не является точное воспроизведение этих воздействий. Параметры испытаний стандартизованы, а допуски выбраны таким образом, чтобы можно было получить аналогичные результаты, при проведении испытаний в различных лабораториях различным обслуживающим персоналом. Стандартизация значений параметров позволяет группировать изделия по категориям в соответствии с их способностью выдерживать определенные степени жесткости, указанные в ГОСТ 28213 и ГОСТ 28215.

Определения:

• степень жесткости удара — комбинация пикового ускорения и длительности импульса;

• степень жесткости многократных ударов — сочетание пикового ускорения, длительности импульса и количества ударов;

• форма импульса — временная зависимость номинального ускорения, воспроизводимого установкой и воздействующего на образец;

• изменение скорости (импульса ударного ускорения) — абсолютное значение мгновенного приращения скорости во времени от приложенного ускорения.

При проведении испытаний на воздействие одиночных ударов необходимо выбрать форму (полусинусоидальный, трапецеидальный или пилообразный), амплитуду и длительность импульса. Изменение скорости должно находиться в пределах 15 % номинального импульса.

Испытания на воздействие многократных ударов проводятся воздействием полусинусоидальных импульсов определенной амплитуды, длительности и частоты следования. Изменение скорости должно находиться в пределах 20 % номинального импульса.

При испытаниях на воздействие ударных нагрузок ускорение образца в направлении, перпендикулярном воздействию, не должно превышать 30 % ускорения в заданном направлении.

Проведение испытаний

При проведении испытаний на удар образец всегда крепят к крепежному приспособлению или вибрационному столу испытательной установки.

При проведении испытаний на воздействие одиночного удара, в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца должно быть приложено три последовательных удара, т.е. общее число ударов — 18.

При проведении испытаний образцов типа «элемент» на воздействие многократных ударов, заданное число ударов (см. табл. 3) должно быть приложено в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца.

При проведении испытаний аппаратуры на воздействие многократных ударов, заданное число ударов (см. табл. 3) должно быть приложено в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца. Если положение образца при монтаже или транспортировании известно и если при монтаже наиболее сильные удары воздействуют в одном направлении, то допускается прикладывать заданное количество ударов только в этом положении образца или направлении.