The problem that needs to be solved when creating a sample with mechanical stress concentrators, for example, for testing the strength of materials under conditions of brittle, cyclic and fatigue failure, is considered
concentrator, sample, strength, stress, stress-strain state, test
Работа материала при различных видах нагружения сопровождается комбинацией сжатия - растяжения, кручения или сдвига, следовательно, критерии оценки прочности материала в очаге возможного разрушения могут существенно отличаться от нормативных. Напряжения в зоне концентраторов механических напряжений соответствуют определенному виду напряженно-деформированного состояния (НДС) [1], который характеризуется коэффициентом вида НДС. Тензометрия, а также численное моделирование полей напряжений образцов показало, что коэффициент вида НДС находится в пределах от -2 до +2.
Известно, что в условиях сжатия, одноосного растяжения, сдвига, а также при сложных видах НДС, которые являются их комбинацией, критерии прочности материала могут существенно различаться. По этой причине, вид НДС в рабочей зоне образцов, испытываемых до разрушения, должен совпадать с видом НДС в очаге его разрушения. Указанный вид НДС характеризуется коэффициентом вида НДС, определяемого отношением [2]:
где 
,
- главные напряжения в очаге разрушения образца.
Тензометрия, а также численное моделирование полей напряжений нагруженных элементов показало, что значения величины коэффициента 
в очагах разрушения конструкции лежит в диапазоне значений:
Численное моделирование значения (1) выражается коэффициентом концентрации напряжений определяется формулой:
где 
– интенсивность напряжений в точке наблюдения рабочей зоны образца; 
– номинальные эквивалентные напряжения.
Образцы [3] изготавливаются в форме пластин с U- или V-образными надрезами. Недостаток их состоит в том, что они не позволяют осуществлять расчетно-экспериментальную оценку прочности материала во всем диапазоне измерения (2). Дисковый образец для оценки конструкционной прочности материала при сложном НДС [4] испытывают приложением нагрузки, направленной перпендикулярно к его плоской поверхности в центре. Поэтому контактное воздействие влияет на характер распределения напряжений в зоне концентратора, искажающие результаты испытания, а отсутствие в образце концентраторов механических напряжений различной формы и конфигурации снижает возможности его применения. Было бы предпочтительным использование образцов, испытываемых комплексом нагрузок с повышенным уровнем напряжений, возникающих вблизи конструктивных неоднородностей (отверстий, выступов, пазов и т. п.), которые создают сложное НС.
Поставлена задача создания образца для оценки прочности материалов при нагружении статическими и знакопеременными нагрузками и их сочетанием: растяжения-сжатия; изгиба; кручения; устойчивости при сжатии и др., то есть образца, который позволил бы расширить диапазон измерения коэффициента вида НДС без изменения положения образца в испытательной машине в процессе испытания. Методы испытания таких образцов следовало бы выбирать в зависимости от конфигурации, размеров, ориентации, количества, геометрического места точек расположения концентраторов на образце для достижения определенного вида НДС, которое характеризовалось бы значениями коэффициента жесткости в диапазоне 0,2<k<0,8 и значениями коэффициента вида НДС в интервале от -2 до +2.
1. Kogaev V.P., Mahutov N.A., Gusenkov A.P. Raschety detaley mashin i konstrukciy na prochnost' i dolgovechnost'. - M.: Mashinostroenie, 1985. - 224 s.
2. Smirnov-Alyaev G.A. Mehanicheskie osnovy plasticheskoy obrabotki metallov. Inzhenernye metody. - L.: Mashinostroenie, 1968. - 272 s.
3. GOST 25.506-85. Raschety i ispytaniya na prochnost'. Metody mehanicheskih ispytaniy metallov. Opredeleniya harakteristik treschinostoykosti pri staticheskom nagruzhenii. Sb. standartov. - M.: Standartinform, 2005.
4. Patent № 2734276 Rossiyskaya Federaciya, MPK G01N 1/28,G01N 3/02 (2006.01). Diskovyy obrazec dlya ocenki konstrukcionnoy prochnosti materiala: № 2019133638: zayavl.22.10.2019: opubl. 14.10.2020 / Cvik L.B., Zen'kov E.V., Bocharov I.S. i dr.: zayavitel' FGBOU VO IrGUPS. – 10 s.
