Формула для определения скорости перемещения активного захвата металлов, не имеющих физического предела активности
Определение скорости перемещения активного захвата при испытании образцов из металлов, не имеющих физического предела текучести.
В соответствии с ГОСТ 1497 скорость нагружения образца при растяжении должна быть в пределах от 1 до 30 Н/мм2*с-1.
Для определения скорости перемещения активного захвата (мм/мин), которая бы обеспечивала скорость нагружения в указанных пределах, рекомендуется воспользоваться выражением:
(1) Vа.з. = Vн.*(Ко+Ки.у.)*Fo*60, где:
- Vа.з. - скорость перемещения активного захвата, мм/мин;
- Vн. - заданная скорость нагружения, Н/мм2*с-1;
- Ко - податливость образца, мм/Н;
- Ки.у. - податливость модуля силозадающего, которая у разрывных машин составляет около 0,00002 мм/Н;
- Fo - площадь поперечного сечения рабочего участка образца, мм2.
Как определить податливость образца?
Податливость образца может быть определена из выражения:
(2) Ко = l/(E*Fo), где:
- Ko - податливость образца, мм/Н;
- l - рабочая длина образца по ГОСТ 1497, мм;
- Е - модуль продольной упругости, Н/мм2.
Таким образом выражение (1) можно переписать:
(3) Vа.з. = VH*(l/(E*Fо)+Kи.у.)*Fo*60
Пример расчета скорости перемещения активного захвата для образцов из металлов, не имеющих физического предела текучести.
Предположим, что испытанию подвергается пропорциональный цилиндрический образец, тип VI № 2 по ГОСТ 1497.
Примечание. Пример приводится безотносительно к возможности испытания данного образца на разрывных машинах РГМ.
Материал образца - углеродистая сталь.
Рабочая длина равна:
l = lo+(0,5...2)*do = 110...140 мм, где:
- do = 20 мм;
- lo = 5*do = 5*20 = 100 мм.
Предположим, что рабочая длина l равна 125 мм.
Площадь поперечного сечения Fo равна 314,15 мм2.
Модуль продольной упругости Е принимается равным 2,05*105 Н/мм2.
Предположим, что скорость нагружения принята равной 5 Н/мм2*с-1.
Податливость модуля силозадающего Ки.у. равна 0,00002 Н/мм.
Скорость перемещения активного захвата в мм/мин равна:
Vа.з. = 5*(125/(2,05*105*314,15)+0,00002)*314,15*60 = 2,067
Таким образом скорость перемещения активного захвата (Vа.з.) необходимо установить равной 2,0 мм/мин.
При этом скорость нагружения будет равна 4,84 Н/мм2*с-1.
Формула для определения скорости перемещения активного захвата металлов, имеющих физического предела активности
В ГОСТ 1497 при определении физического предела текучести ограничивается скорость относительной деформации на площадке текучести с учетом податливости модуля силозадающего. Скорость относительной деформации на площадке текучести должна быть в пределах от 0,00025 до 0,0025с-1.
Скорость относительной деформации на площадке текучести определяется по выражению:
(4) Eо = Vа.з./l*60, где Ео - относительная деформация, с-1;
Откуда скорость активного захвата:
(5) Vа.з. = Ео*l*60
Пример расчета скорости перемещения активного захвата для образцов из металлов, имеющих физический предел текучести.
Предположим, что испытанию подвергается тот же образец, что и в предыдущем примере.
При этом оговорено, что скорость относительной деформации на площадке текучести должна быть в пределах от 0,0005 до 0,001с-1 (Средняя скорость относительной деформации 0,00075с-1).
Скорость активного захвата при этом равна:
Vа.з. = 0,00075*125*60 = 5,625 мм/мин
Скорость перемещения активного захвата необходимо установить равной 5,0 мм/мин при этом скорость относительной деформации на площадке текучести будет равна:
Eо = 5/(125*60) = 0,00067с-1
Формула скорости нагружения
Скорость нагружения определяется по формуле:
(6) Vн = Vа.з./(l/(E*Fo)+Kи.у.)*Fo*60
Vн = 5/(125/(2,05*105*314,15)+0,00002)*314,15*60 = 1,209 H/мм2*с-1
Установленная скорость активного захвата (Vа.з. = 5 мм/мин) обеспечивает воспроизведение скорости нагружения (Vн.) в пределах, указанных в ГОСТ 1497.
В случае если скорость нагружения будет превышать 30 Н/мм2*с-1, необходимо повторно произвести расчет, уменьшив скорость перемещения активного захвата и тем самым скорость относительной деформации на площадке текучести.
