Способ определения характеристики неупругости материала

Способ определения характеристики неупругости материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам определения характеристики неупругости материалов при их циклическом деформировании и позволяет расширить номенклатуру исследуемых материалов за счет повышения разрешающей способности. На образец из исследуемого материала в окрестности какой-либо точки его поверхности прикрепляют датчики продольной и поперечной деформаций, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, например с помощью электромагнита возбуждают его продольные или изгибные колебания. Сигналы с датчиков усиливают, подают на фазоизмерительное устройство, измеряют сдвиг фаз между продольной и поперечной деформациями при фиксированном значении амплитуды продольной деформации и вычисляют характеристику неупругости материала, соответствующую данной амплитуде продольной деформации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

° ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4361268/25-28 (22) 07.01.88 (46) 15.08.90. Бюл. М 30 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) В.В.Матвеев, А.Г.Басков и Б.С.ЧайковСКИЙ (53) 539.32 (088.8) (56) Иванов И.П. Изследоване на явлението деформационен хистерезис при цикличен опьн (натиск). Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. София, ВИСШ машино-электротехнический институт им. В.И.Ленина, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ. НЕУПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к способам определения характеристики неупругости материалов при их циклическом деформировании и позволяет расширить номенклаИзобретение относится к исследованиям физико-механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики неупругости материалов при их циклическом деформировании.

Цель изобретения — расширение номен клатуры исследуемых материалов за счет повышения разрешающей способности способа.

На фиг.1 изображены графики изменения напряжения и, продольной деформации е и поперечной деформации е во времени т; на фиг.2 — экспериментальные зависимости относительного рассеяния энергии ф от амплитуды напряжения о(от п родол ь н ой деформации я,) для стал и

1Х12Н2ВМФ, полученные предлагаемым способом (штриховая линия) и способом

„„5U 1585719 А1 туру исследуемых материалов за счет повышения разрешающей способности. На образец из исследуемого материала в окрестности какой-либо точки его поверхности прикрепляют датчики продольной и поперечной деформаций, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, например с помощью электромагнита возбуждают его продольные или изгибные колебания. Сигналы с датчиков усиливают, подают на фазоизмерительное устройство, измеряют сдвиг фаз между продольной и поперечной деформациями при фиксированном значении амплитуды продольной деформации и вычисляют характеристику неупругости материала, соответствующую данной амплитуде продольной деформации. 2 ил. свободных затухающих колебаний образца (сплошная линия).

Способ осуществляют следующим образом, На образец из исследуемого материала в окрестности какой-либо точки его поверхности прикрепляют какие-либо датчики продольной и поперечной деформации, например, приклеивают беспетлевые проволочные или фольговые тенэорезисторы и подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, например, с помощью электромагнита возбуждают его продольные или изгибные колебания. Снимаемые с датчиков продольной и поперечной деформаций электрические сигналы усиливают, подают их на фазоизмерительное устройство и из1585719 меряютсдвиг фаз р между ними при фиксированном значении амплитуды продольной деформации ео..

Затем вычисляют характеристику ф неупругости материала, соответствующую данной амплитуде деформации ео по формуле ф(ео) = 4т- — Щ- sing = 4т- — — p, (11 где р — сдвиг фаз между поперечной и продольной деформациями;

p — коэффициент Пуассона.

Формула (1) получена следующим образом. Учитывая возникновение петли деформационного гистерезиса за счет различного соотношения между упругой и неупругой составляющими для деформаций в йродоль-. ном и поперечно направлениях, полагают, что эффект наличия сдвига фаз между напряжением и деформацией в какой-либо точке циклически деформируемого материала обусловливается отставанием.по фазе неупругой составляющей деформации от упругой составляющей, т.е. при синусоидальном законе изменения во времени напряжения: о =

Изменение деформации во времени можно представить в виде я =4 since+4 sin (си+а) =

=я, з1п(ил+у), (2) где 4, 4 и яо - амплитуда упругой и неупругой составляющих и полной деформации соответственно; а — сдвиг фаз между неупругой и упругой составляющими деформации; у — регистрируемый сдвиг фаз между деформацией и напряжением, по значению которого определяется характеристика неупругости материала, при этом, учитывая малость у и 4,:

4@соза = о н

=Ц + кон, (3) у = arCtg - = — slna.

C sina «4

4+4 cosa (4) Далее поперечную деформацию в рассматриваемой точке материала представим в виде е = " +,йа", где Р и P — коэффициенты поперечной деформации для ее упругой и неупругой составляющих соответственно.

Значение коэффициента Р близко зна5 чению коэффициента р Пуассона, определяемому при малых деформациях ф =р), а значение коэффициента,П близко к 0,5 (,й = 0,5).

Тогда закон изменения поперечной де10 формации во времени можно записать следующим образом: е =р4 з!пас+,и4 з3п(ос+а) =

= 6о $3П(йМ + Р) = e о sin(cut + y + p), (5)

I где ео — амплитуда полной поперечной деформации, равная фяо " ) + ф4 )2 + 2Дйъ "ео "cosa =

=/Ж> " +Я о =/Ж> .

P — сдвиг фаз между поперечной деформацией и напряжением 0; равный

25 P = ЭГС(Я й@з1па,й4 +/go cosa — slna; и4

Р о

p — регистрируемый сдвиг фаз между поперечной и продольной деформациями, при этом ю =у-Р. (7)

35 Для определения значения характеристики неупругости материала: ф = 2m siny = 2чу, (8) необходимо установить связь между р и у, Из сравнения выражений (4) и (6) с

40 учетом (7) следует, что (9)

45 Такимобразом,знаясдвигфазф между поперечной и продольной деформациями, получим, используя выражения (8) и (9), формулу (1) для определения характеристики ф неупругости материала — относительного

50 рассеяния энергии ф в окрестности рассматриваемой точки:

AW =ю где ЛИ/ — необратимо рассеянная энергия в единице объема материала за цикл его деформирования с амплитудой деформации ео (напряжения pro);

W — удельная энергия упругой деформации материала

1585719

2д

Фиг Г

Составитель Г.Савин

Техред М.Моргентал Корректор А. Обручар

Редактор А.Ревин

Заказ 2323 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент.", r, Ужгоро, ул, Гагарина, 101

1 (W= р oî î)

Определение характеристики и неупругости материала — относительного рассеяния энергии в материале призматического образца из стали 1Х12Н2ВМФ при его продольных колебаниях по предлагаемому способу и по апробированному методу свободных затухающих колебаний образца при различных значениях амплитуды продольной деформации е> в окрестности рассматриваемой точки на поверхности образца показало хорошую сопоставимость полученных результатов (фиг.2), что подтверждает достоверность определния характеристики неупругости материала по предлагаемому способу.

Предлагаемый способ, обладая высокой разрешающей способностью за счет независимости выражения для характеристики неупругости материала от величины амплитуды деформации, позволяет определять характеристики неупругости весьма широкого круга материалов при сравнительно малых амплитудах деформации (е < 1 10 ) и материалов с относительно невысоким рассеянием энергии. (ф) < 3 ) . при любой амплитуде деформации, Формула изобретения

Способ определения характеристики неупругости материала, заключающийся в том, что образец материала подвергают циклическому гармоническому деформированию, регистрируют продольную и поперечную деформации одного из участков его поверхностного слоя и определяют характеристику неупругости материала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения номенклатуры исследуемых материалов за счет повышения разрешающей способности, определяют сдвиг фаз между продольной и поперечной деформациями указанного участка, по величине которого судят о характеристике неупругости.