Способ определения усталостной долговечности деталей из полимерных материалов

Способ определения усталостной долговечности деталей из полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров. Деталь из полимерного материала выводят на установившийся режим работы. Затем на нее воздействуют импульсной нагрузкой, измеряют температуру поверхности и скорость изменения ее в начальный момент приложения импульса. Второй импульс подают через период времени релаксации возмущения материала. Многократно повторяя импульсное воздействие, определяют скорость изменения температуры от времени. Долговечность определяют по зависимости T=-K<SP POS="POST">.</SP>Α<SP POS="POST">-1</SP>, где K - угловой коэффициент зависимости скорости изменения температуры от времени

K - константа, характеризующая критическое изменение плотности материала в результате необратимых структурных превращений под действием циклического нагружения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641764! 28 (22) 26.01.89 (46) 15.12.90. Бюл. М 46 (71) Физико-технический институт им.А.Ф. Иоффе (72) В.А. Петров, В,Д. Савельев, Н.Н. Горабей и П.П. Ливотов (53) 620.178(088.8) (56) Михайлов Ю.К., Иванов Б.С. Муфты с неметаллическими упругими элементами, Л.: Машиностроение, 1987, с. 40-53. о (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЭ

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения — повышение точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров. Деталь из полимерного матеИзобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность.

Цель изобретения —. повышение точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма изменения повеохностей температуры детали при импульсном воздействии; на фиг. 2 — полулогарифмическая зависимость скорости изменения поверхностной температуры от времени.

Способ осуществляется следующим образом.

Деталь из полимерного материала, например упругий элемент амортизатора, подвергается циклическому воздействию

59„„1613921 А1 риала выводят на установившийся режим работы. Затем на нее воздействуют импульсной нагрузкой, измеряют температуру поверхности и скорость изменения ее в начальный момент приложения импульса, Второй импульс подают через период времени релаксации возмущения материала.

Многократно повторяя импульсное воздействие, определяют скорость изменения температуры ат времени. Долговечность — 1 определяют по зависимости т=-К. а, где

К вЂ” угловой коэффициент зависимости скорости изменения температуры от времени;

К вЂ” константа, характеризующая критическое изменение плотности материала в результате необратимых структурных превращений под действием циклического нагружения, 2 ил. нагрузки, напримео, с помощью вибратора.

В качестве импульсного воздействия можно использовать тепловое или механическое, нагружение детали. 8 качестве импульсного теплового воздействия можно использовать источник инфракрасного излучения (сфокусированная лампа накаливания, инфракрасный лазер, нагревательная спираль), с помощью которого производят локальный поверхностный нагрев детали. Во всех случаях амплитуда импульса возмущающего воздействия не должна превышать разрушающей величины и, как правило, составляет не более 50$ от предельного (разрушающего) воздействия значения.

Для измерения поверхностной температуры детали применяется пирометрический приемник инфракрасного излучения (фотодиод, инфракрасный радиационный измеритель температуры и т.п.), связанный с регистрирующим устройством (самописцем, милливольтметром и т.п.).

Определение долговечности детали 5 осуществляется следующим образом, Деталь выводится на установившийся режим работы. Это регистрируется прием-! ником по выходу поверхностной температуры Т на прямолинейный участок (фиг, 1; 10

Т=Туст). В момент времени t1 включается излучатель и подается тепловой импульс длительностью Л» на поверхность детали. (При этом измеритель температуры регистрирует характер изменения поверхностной 15 температуры детали в месте разогрева с выводом измеренной величины на самописец(фиг. 2). В момент времени t> излучатель отключается и поверхностная температура детали плавно снижается да установивше- 20 гося значения Туст.

После этого (по завершении релаксации возмущения от импульса I) в момент времени

tz подается тепловой импульс II той же амплитуды и длительности, которая завершается 25 в момент времени t z. Изменение поверхностной температуры детали регистрируется с помощью самописца (фиг. 2). Как правило, отношение длительности импульса Ь» к периоду их следования (tz-»1) не менее 0,02. ЗО

Далее производится обработка полученной в ходе эксперимента зависимости изменения поверхностной температуры детали от времени, В точках t> и tz к графику

T(t) строятся касательные и определяются З5 значения T(tt) и T(tz): T(t>)=tg pi; T(tz)=tg pz .

Затем по этим значениям строят зависимость In T(t) и находят угловой коэффициент а (фиг. 3) по формуле а =щ ф.

Долговечность детали определяют по 40 формуле

t=Ka ", где К=-4,6 для полимерных деталей, Конкретная реализация способа прово- „„ дилась на цилиндрическом образце из резины на основе каучука CKH-18 диаметром 18 мм и высотой 25 мм. Нагружение осуществлялось по гармоническому закону

h, Ле sin 2uvt, где Л вЂ” амплитуда колебания, равная 2 мм; — частота колебания, задавалась 5 Гц.

Значения параметров следующие:

Т(»1j=0,600 град/с и Т(» )=0,549 град/с (4п T(t1)= — 0,510 и In T(tz)=-0,597), интервал времени» -» =100 с. Коэффициент а=8,7 10

Определенное значение долговечности

t=5 10 с. После оценки долговечности образец был доведен до разрушения, Экспериментально определенная долговечность составила 5,2 10 с.

Формула изобретения

Способ определения усталостной долговечности деталей из полимерных материалов, заключающийся в том, что циклически нагружают деталь и определяют напряжение и температуру саморазогрева, о т л и ч аа шийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров, в установившемся режиме работы дополнительно подвергают деталь многократному импульсному воздействию с длительностью действия нагрузки, равной времени установления роста температуры на поверхности детали от ее воздействия и периодом, равным времени релаксации температурного возмущения материала детали, вызванного импульсным воздействием, определяют скорость изменения температуры в момент приложения каждого импульса, а о долговечности судят по зависимости

t Êа где а — угловой коэффициент логарифмической зависимости скорости изменения поверхности температуры от времени;

К вЂ” константа, характеризуемая критическое изменение плотности материала в результате необратимых структурных превращений под действием циклического нагружен ия.

1613921 г г 4

Фиг.2

Составитель В. Лазарева

Редактор T. Парфенова Техред М.Моргентал Корректор Т. Патай

Заказ 3888 Тираж 500

ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Уж ор д, у . р

В

r о л.Гага ина, 101