Випро́бування на трива́лу мі́цність (англ. long-term strength test; rupture strength test) — механічне випробування, яке полягає у доведенні зразка до руйнування під дією постійного розтягувального навантаження за сталої температури з метою визначення границі тривалої міцності.
На основі результатів випробувань визначають:
- Границю тривалої міцності (англ. longtime strength limit) — напруження, розраховане по початковій площі перерізу зразка, за якого зразок досягає поділу на частини при даній температурі через обумовлений проміжок часу.
- Час до руйнування при заданому напруженні.
Зразки для випробувань та випробувальне устаткування
Випробуванням на тривалу міцність піддають:
- циліндричні зразки діаметром 5 мм і початковою розрахунковою довжиною 25 мм, зразки діаметром 7 мм з розрахунковою довжиною 70 мм та зразки діаметром 10 мм із розрахунковою довжиною 50 або 100 мм, і шорсткістю поверхні Ra0,63;
- плоскі зразки, товщина яких визначається товщиною прокату, а розрахункова довжина залежно від площі F0 поперечного перерізу визначається за формулою а шорсткість — Ra1,25…2,5.
Технічні вимоги до машин для випробувань металів на тривалу міцність повинні відповідати ГОСТ 15533-80.
Випробувальні машини мають забезпечувати:
- співвісність прикладання навантаження до зразка;
- автоматичне підтримання заданого навантаження;
- автоматичне підтримання температури;
- автоматичну реєстрацію температури або автоматичну реєстрацію відхилень від встановленої температури протягом усього випробування.
Проведення випробувань
База випробування призначається виходячи з терміну служби деталі і може становити від декількох годин до декількох років. Метали авіаційних двигунів і конструкцій зазвичай піддаються короткочасним випробуванням на базі 100—200 годин. Границя тривалої міцності на базі 100 годин позначається σ100. Позначення МПа, вказує, що границя тривалої міцності за 300 °C і тривалості випробувань 105 годин становить 250 МПа. Чим менше механічне напруження в матеріалі, тим більший час до руйнування зразка. Із збільшенням температури чи бази випробування границя тривалої міцності зменшується.
Випробування на тривалу міцність полягають в тому, що зразки піддають різним напруженням при певній температурі і встановлюють час до їх руйнування. Зразок, встановлений у захватах випробувальної машини та розташований у печі, нагрівають до заданої температури (тривалість нагрівання може бути до 8 год.) і витримують при заданій температурі не менше від 1 год. Для вимірювання температури на краях робочої частини зразка повинно бути не менше двох термопар. Після нагрівання до зразка плавно прикладають навантаження. Час до руйнування при заданій величині напруження, тобто навантаження, віднесеного до початкової площі поперечного перерізу зразка, є основним результатом випробування. Кількість рівнів навантажень повинна бути не меншою від трьох
Результат представляють у вигляді графіка. Маючи криву тривалої міцності матеріалу, можна визначити напруження руйнування за заданим терміном служби деталі при цій температурі. І навпаки, по заданому напруженню можна визначити час до руйнування.
Результати випробувань
Результати випробувань подають у вигляді залежності часу до руйнування tp від прикладених напружень. Для побудови такої залежності, для кожного рівня напруження визначають час до зруйнування.
Залежність між σ і tp добре описує рівняння виду
де A і b — сталі матеріалу, що залежать від температури. У логарифмічних координатах ця залежність описується прямими лініями, що дає змогу результати σ — tp екстраполювати на триваліший час навантажень. Зразки зазвичай випробовують на базі 50, 100, 500, 1000, 3000, 5000 і 10 000 год. Проте для деяких сплавів з метастабільною структурою за високих температур спостерігається злам згаданих лінійних залежностей, обумовлений зміною механізму руйнування — відбувається перехід від в'язкого внутрізеренного до крихкого міжзеренного руйнування.
Запас довговічності за напруженнями σ визначають як:
- nд = tp / t .
Запас міцності за напруженнями для часу tp:
- nч = σp / σ ,
де σp — руйнівні напруження для часу tp.
Допустимі напруження встановлюють на основі границі тривалої міцності і границі повзучості введенням необхідних коефіцієнтів запасів міцності.
Примітки
- ДСТУ 2824-94 Розрахунки та випробування на міцність. Види і методи механічних випробувань. Терміни та визначення.
- ГОСТ 10145-81 Металлы. Метод испытания на длительную прочность.
- ДСТУ 2825-94 Розрахунки та випробування на міцність. Терміни та визначення основних понять.
- ГОСТ 15533-80 Машины для испытания материалов на ползучесть, длительную прочность и релаксацию. Общие технические требования.
Джерела
- Пчелінцев В. О. Механічні властивості та конструкційна міцність матеріалів [ 17 жовтня 2013 у Wayback Machine.] [Текст]: навч. посіб. / В. О. Пчелінцев, А. І. Дегула. — Суми: СумДУ, 2012. — 247 с. —
- Механіка руйнування зварних конструкцій: Курс лекцій. Для студентів спеціальності 7.092301 усіх форм навчання [ 8 грудня 2012 у Wayback Machine.]/ Укладач: Ясній П. В. — Тернопіль: ТДТУ, 2006. — 100 с. — Кафедра матеріалознавства.
- Фридман Я. Б. Механические свойства металлов: в 2 ч. — 3-е изд. — Ч. 2: Механические испытания. Конструкционная прочность. — М.: Машиностроение, 1974. — 368 с. (рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Vipro buvannya na triva lu mi cnist angl long term strength test rupture strength test mehanichne viprobuvannya yake polyagaye u dovedenni zrazka do rujnuvannya pid diyeyu postijnogo roztyaguvalnogo navantazhennya za staloyi temperaturi z metoyu viznachennya granici trivaloyi micnosti Na osnovi rezultativ viprobuvan viznachayut Granicyu trivaloyi micnosti angl longtime strength limit napruzhennya rozrahovane po pochatkovij ploshi pererizu zrazka za yakogo zrazok dosyagaye podilu na chastini pri danij temperaturi cherez obumovlenij promizhok chasu Chas do rujnuvannya pri zadanomu napruzhenni Zrazki dlya viprobuvan ta viprobuvalne ustatkuvannyaViprobuvannyam na trivalu micnist piddayut cilindrichni zrazki diametrom 5 mm i pochatkovoyu rozrahunkovoyu dovzhinoyu 25 mm zrazki diametrom 7 mm z rozrahunkovoyu dovzhinoyu 70 mm ta zrazki diametrom 10 mm iz rozrahunkovoyu dovzhinoyu 50 abo 100 mm i shorstkistyu poverhni Ra0 63 ploski zrazki tovshina yakih viznachayetsya tovshinoyu prokatu a rozrahunkova dovzhina zalezhno vid ploshi F0 poperechnogo pererizu viznachayetsya za formuloyu l 0 5 65 F 0 displaystyle l 0 5 65 sqrt F 0 a shorstkist Ra1 25 2 5 Tehnichni vimogi do mashin dlya viprobuvan metaliv na trivalu micnist povinni vidpovidati GOST 15533 80 Viprobuvalni mashini mayut zabezpechuvati spivvisnist prikladannya navantazhennya do zrazka avtomatichne pidtrimannya zadanogo navantazhennya avtomatichne pidtrimannya temperaturi avtomatichnu reyestraciyu temperaturi abo avtomatichnu reyestraciyu vidhilen vid vstanovlenoyi temperaturi protyagom usogo viprobuvannya Provedennya viprobuvanBaza viprobuvannya priznachayetsya vihodyachi z terminu sluzhbi detali i mozhe stanoviti vid dekilkoh godin do dekilkoh rokiv Metali aviacijnih dviguniv i konstrukcij zazvichaj piddayutsya korotkochasnim viprobuvannyam na bazi 100 200 godin Granicya trivaloyi micnosti na bazi 100 godin poznachayetsya s100 Poznachennya s 10 5 300 250 displaystyle sigma 10 5 300 250 MPa vkazuye sho granicya trivaloyi micnosti za 300 C i trivalosti viprobuvan 105 godin stanovit 250 MPa Chim menshe mehanichne napruzhennya v materiali tim bilshij chas do rujnuvannya zrazka Iz zbilshennyam temperaturi chi bazi viprobuvannya granicya trivaloyi micnosti zmenshuyetsya Viprobuvannya na trivalu micnist polyagayut v tomu sho zrazki piddayut riznim napruzhennyam pri pevnij temperaturi i vstanovlyuyut chas do yih rujnuvannya Zrazok vstanovlenij u zahvatah viprobuvalnoyi mashini ta roztashovanij u pechi nagrivayut do zadanoyi temperaturi trivalist nagrivannya mozhe buti do 8 god i vitrimuyut pri zadanij temperaturi ne menshe vid 1 god Dlya vimiryuvannya temperaturi na krayah robochoyi chastini zrazka povinno buti ne menshe dvoh termopar Pislya nagrivannya do zrazka plavno prikladayut navantazhennya Chas do rujnuvannya pri zadanij velichini napruzhennya tobto navantazhennya vidnesenogo do pochatkovoyi ploshi poperechnogo pererizu zrazka ye osnovnim rezultatom viprobuvannya Kilkist rivniv navantazhen povinna buti ne menshoyu vid troh Rezultat predstavlyayut u viglyadi grafika Mayuchi krivu trivaloyi micnosti materialu mozhna viznachiti napruzhennya rujnuvannya za zadanim terminom sluzhbi detali pri cij temperaturi I navpaki po zadanomu napruzhennyu mozhna viznachiti chas do rujnuvannya Rezultati viprobuvanRezultati viprobuvan podayut u viglyadi zalezhnosti chasu do rujnuvannya tp vid prikladenih napruzhen Dlya pobudovi takoyi zalezhnosti dlya kozhnogo rivnya napruzhennya viznachayut chas do zrujnuvannya Zalezhnist mizh s i tp dobre opisuye rivnyannya vidu t p A s b displaystyle t p A sigma b de A i b stali materialu sho zalezhat vid temperaturi U logarifmichnih koordinatah cya zalezhnist opisuyetsya pryamimi liniyami sho daye zmogu rezultati s tp ekstrapolyuvati na trivalishij chas navantazhen Zrazki zazvichaj viprobovuyut na bazi 50 100 500 1000 3000 5000 i 10 000 god Prote dlya deyakih splaviv z metastabilnoyu strukturoyu za visokih temperatur sposterigayetsya zlam zgadanih linijnih zalezhnostej obumovlenij zminoyu mehanizmu rujnuvannya vidbuvayetsya perehid vid v yazkogo vnutrizerennogo do krihkogo mizhzerennogo rujnuvannya Zapas dovgovichnosti za napruzhennyami s viznachayut yak nd tp t Zapas micnosti za napruzhennyami dlya chasu tp nch sp s de sp rujnivni napruzhennya dlya chasu tp Dopustimi napruzhennya vstanovlyuyut na osnovi granici trivaloyi micnosti i granici povzuchosti vvedennyam neobhidnih koeficiyentiv zapasiv micnosti PrimitkiDSTU 2824 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Vidi i metodi mehanichnih viprobuvan Termini ta viznachennya GOST 10145 81 Metally Metod ispytaniya na dlitelnuyu prochnost DSTU 2825 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Termini ta viznachennya osnovnih ponyat GOST 15533 80 Mashiny dlya ispytaniya materialov na polzuchest dlitelnuyu prochnost i relaksaciyu Obshie tehnicheskie trebovaniya DzherelaPchelincev V O Mehanichni vlastivosti ta konstrukcijna micnist materialiv 17 zhovtnya 2013 u Wayback Machine Tekst navch posib V O Pchelincev A I Degula Sumi SumDU 2012 247 s ISBN 978 966 657 449 0 Mehanika rujnuvannya zvarnih konstrukcij Kurs lekcij Dlya studentiv specialnosti 7 092301 usih form navchannya 8 grudnya 2012 u Wayback Machine Ukladach Yasnij P V Ternopil TDTU 2006 100 s Kafedra materialoznavstva Fridman Ya B Mehanicheskie svojstva metallov v 2 ch 3 e izd Ch 2 Mehanicheskie ispytaniya Konstrukcionnaya prochnost M Mashinostroenie 1974 368 s ros