Современные методики испытаний металлических материалов на смятие

Рассмотрены особенности проведения испытаний на смятие металлических материалов с применением различных способов измерения деформации овализации отверстия и их влияние на величины «модуля упругости при смятии» и напряжений смятия. Данные методики испытаний на смятие описаны в ASTM, различных стандартах организаций (СТО), государственный стандарт на испытание на смятие металлических материалов в настоящее время отсутствует. Проведен анализ дополнительных деформаций, возникающих при определении степени овализации отверстия при смятии. Установлено, что для каждой методики характерен свой набор источников дополнительных деформаций, связанных с конструкцией приспособлений, местами и способом крепления датчика деформации. Вносимые дополнительные деформации могут быть как растягивающими, так и сжимающими. Показано, что влияние на величину «модуля упругости при смятии» дополнительных деформаций не превышает 14% в зависимости от методики. Различие между методиками при определении прочностных характеристик с учетом разброса не выявлено. При этом с увеличением пластической деформации разброс снижается и при деформации овализации отверстия ~4% коэффициент вариации для всех методик составляет не более 1%. Рассмотрены достоинства и недостатки методик испытаний на смятие, влияющие на воспроизводимость результатов. Рассмотрено влияние геометрии образцов на характеристики смятия. На примере конструкционных материалов марок 1163Т, ВТ6ч и 30ХГСА показано, что увеличение расстояния положения отверстия от торца образца, как и повышение остаточной овализации отверстия до 6% приводят к росту прочностных характеристик при смятии.

1. Каблов Е. Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники / Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. № 6. С. 520 – 530.

2. Яковлев Н. О., Ерасов В. С., Петрова А. П. Сравнение нормативных баз различных стран по испытанию клеевых соединений материалов / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2014. № 7. С. 2 – 8.

3. Коновалов В. В. Методология аттестации конструкционных металлических материалов планера самолета / Труды ЦАГИ. 2013. Вып. 2725. С. 214.

4. Ерасов В. С., Гриневич А. В., Сеник В. Я., Коновалов В. В., Трунин Ю. П., Нестеренко Г. И. Расчетные значения характеристик прочности авиационных материалов / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 2. С. 14 – 16.

5. Луценко А. Н., Славин А. В., Ерасов В. С., Хвацкий К. К. Прочностные испытания и исследования авиационных материалов / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 527 – 546. doi: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-527-546.

6. Димитриенко Ю. И., Губарева Е. А., Сборщиков С. В., Ерасов В. С., Яковлев Н. О. Численное моделирование и экпериментальное исследование деформирования упругопластических пластин при смятии / Математическое моделирование и численные методы. 2015. № 1(5). С. 67 – 82.

7. Ерасов В. С., Яковлев Н. О., Автаев В. В. Современное состояние лаборатории имени профессора С. И. Кишкиной / Авиационные материалы и технологии. 2014. № S4. С. 136 – – 139. doi: 10.18577/2071-9140-2014-0-s4-136-139.

8. Тарасов Ю. М., Антипов В. В. Новые материалы ВИАМ — для перспективной авиационной техники производства ОАО «ОАК» / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 2(23). С. 5 – 6.

9. Антипов В. В. Перспективы развития алюминиевых, магниевых и титановых сплавов для изделий авиационно-космической техники / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 186 – 194. doi: 10.18577/2071-9140-2017-s4-186-194.

10. Каблов Е. Н. Материалы нового поколения / Защита и безопасность. 2014. № 4. С. 28 – 29.

11. Антипов В. В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 157 – 167.

12. Ерасов В. С., Нужный Г. А. Определение характеристик смятия при механических испытаниях / Комментарии к стандартам, ТУ, сертификатам. Ежемесячное приложение к журналу «Все материалы. Энциклопедический справочник». 2012. № 1. С. 14 – 21.

13. Пат. 102801 РФ. Устройство для испытания прочностных свойств конструкционных материалов / Ерасов В. С., Байрамуков Р. Р., Яковлев Н. О., Нужный Г. А.; заявитель и патентообладатель Минпромторг России; № 2010142213/28; заявл. 15.10.2010; опубл. 10.03.2011. Бюл. № 7.

14. Пат. 2618489 РФ. Устройство для испытаний конструкционных материалов на смятие и способ испытаний на смятие / Каблов Е. Н., Лавров А. В., Ерасов В. С., Орешко Е. Н.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ВИАМ»; № 2016114303; заявл. 13.04.2016; опубл. 03.05.2017. Бюл. № 13.

15. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3 – 33. doi: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.