17

1.

Методы механических испытаний
металлических материалов
- статические
- динамические
- циклические
(испытания на усталость, СРТУ)

2.

Виды испытаний
Статические методы испытаний
растяжение
сжатие
изгиб
срез
смятие
кручение
твердость
статическая трещиностойкость
Динамические методы испытаний
испытание на удар (КС)
Циклические методы испытаний
МЦУ, МнЦУ
СРТУ
2

3. Испытание на растяжение по ГОСТ 1497, ГОСТ 11701, ГОСТ 9651, ГОСТ 11150

Типы образцов
Определяемые характеристики: E, Ϭпц, Ϭ0,2, Ϭв, δ, ѱ, (µ)
3

4. Испытание на сжатие по ГОСТ 25.503

Определяемые характеристики:
Eс, Ϭ с пц , Ϭ с 0,2, (Ϭ с в)
Сжатие хрупкого материала
Сжатие пластичного материала
4

5. Испытание на изгиб по ГОСТ 14019

а — образец до испытания; б — загиб до определенного угла;
в — загиб до параллельности сторон; г — загиб до соприкосновения сторон
5

6. Испытание на кручение по ГОСТ 3565

Образец – цилиндрический, d=10 мм, l0=50 или 100 мм
Виды разрушения образцов при кручении (срез и отрыв)
Определяемые характеристики:
1. Модуль сдвига G,
2. Предел пропорциональности τпц,
3. Предел текучести τ0,3,
4. Предел прочности (условный) τпч,
5. Предел прочности (истинный) τк,
6. Максимальный остаточный сдвиг γmax.
6

7. Испытание на срез по ОСТ 1 90148

при испытании на двойной срез:
τср=2Р/(πd2) , МПа
при испытании на одинарный срез:
τср=4Р/(πd2) , МПа
где Р - наибольшая нагрузка, Н
d – диаметр образца, мм
7

8. Испытание на смятие по СТО 1-595-30-502-2015

ASTM E238
Образец для испытания на смятие
СТО
8

9. Испытания на твердость

Твердость по Бринеллю по ГОСТ 9012 (HB, HBW)
Индентор - шарик (1, 2, 2,5, 5, 10 мм)
D – диаметр шарика, мм;
d – диаметр отпечатка, мм,
Р- приложенная нагрузка, кгс
Примеры обозначений:
185 HB
твердость по Бринеллю 185, измеренная стальным шариком диаметром 10 мм,
при нагрузке 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с.
250 НВ 5/750
твердость по Бринеллю 250, измеренная стальным шариком диаметром 5 мм,
при нагрузке 750 кгс (7355 Н) и продолжительности выдержки 10-15 с;
575 HBW 2,5/187,5/30
твердость по Бринеллю 575, измеренная шариком из тв. сплава диаметром 2,5 мм,
при нагрузке 187,5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки под нагрузкой 30 с.
9

10.

Твердость по Роквеллу по ГОСТ 9013 (HRC и др.)
Индентор – конус (шкалы A, C, D)
шарик (шкалы В, E, F, G, H, К)
Схема определения твердости методом Роквелла (шкалы А и С)
Пример обозначения:
61 HRC – твердость 61 единиц Роквелла по шкале С
10

11.

Твердость по Виккерсу по ГОСТ 2999 (HV)
Индентор - пирамидка
Твердость по Виккерсу определяется как
частное от деления нагрузки F [кгс],
приложенной к пирамиде, на площадь поверхности
отпечатка А [мм2], т. е. к поверхности углубления
в форме пирамиды
где d [мм] – среднее арифметическое значение
длин обеих диагоналей отпечатка после снятия
нагрузки.
Пример обозначения:
500 HV – твердость по Виккерсу, измеренная при нагрузке 30 кгс и времени выдержки
10…15 секунд.
При других условиях испытания после букв HV указывают нагрузку и время выдержки.
220 HV 10/40 – твердость по Виккерсу, измеренная при нагрузке 10 кгс (98,07 Н) и
времени выдержки 40 секунд.
11

12. Испытание на ударный изгиб по ГОСТ 9454 (КСU, KCV, KCT)

1 — маятник;
2 — нож маятника;
3 — опоры
Работа удара К
K = Р(h1 – h2)
K = Рl(соs β – соs α), [Дж (кг·м)]
Ударная вязкость КС
КС= К/S0 (Дж/см2)
а
Виды надрезов на образцах для испытания на ударную вязкость:
— U-образный надрез (KCU); б — V-образный надрез (KСV); в — надрез с трещиной (KСТ)
12

13. Усталостное разрушение материала

Стадии разрушения:
1. Образование трещины – МЦУ
2. Рост трещины – СРТУ
3. Разрушение материала - КIc
13

14. Испытания на усталость по ГОСТ 25.502 (МЦУ, МнЦУ)

14

15. Испытания на усталость по ГОСТ 25.502 (МЦУ, МнЦУ)

R= Ϭmin/Ϭмах
Кривые усталости при различных
циклах нагружений
Общий вид кривой усталости
Циклическая долговечность, N – число
циклов напряжений или деформаций до
разрушения
По ГОСТ 25.502:
МЦУ – до 5*104 циклов
МнЦУ – свыше 5*104 циклов
15

16.

Кривая усталости листов из
сплава Д16чАТ
(Справочник ОАК)
Кривая усталости
образцов из сплава В95
(ГОСТ 25.502)
16

17. Испытания на СРТУ по ОСТ 1 90268, ОСТ 1 92127

Образец с центральным
сквозным пропилом
Метод предназначен для определения СРТУ в зависимости от
величины размаха коэффициента интенсивности напряжений ΔК
Компактный образец
с боковым сквозным пропилом
17

18. Трещиностойкость по ГОСТ 25.506

Тип 1 – плоский с
центральной трещиной
Тип 2 – цилиндрический с
кольцевой трещиной
Схемы изломов
Тип 3 – прямоугольный
компактный с краевой трещиной
на внецентренное нагружение
Тип 4 (внецентренное
нагружение)
18

19.

- силовые – критические коэффициенты интенсивности напряжений К (или КI)
- деформационная – раскрытие в вершине трещины
- энергетические – критические значения J-интеграла
Для плоского образца с центральной
трещиной
Для компактного образца
Вычисление значения КIC приводят по
формулам для KQ, при выполнении
условий:
19

20.

Спасибо за
внимание!