Способ оценки усталостной поврежденности конструкции в условиях случайного нагружения

Способ оценки усталостной поврежденности конструкции в условиях случайного нагружения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам оценки усталрстной поврежденности конструкции в условиях случайного нагружен|ля. Цель изобретения - повышение точности при оценке поврежденности конструкции сосудов давления из композиционного материала за счет устранения погрешностей, связанных с нелинейным характером накопления повреждений . Конструкцию, нагружаемую в условиях эксплуатации случайной циклической нагрузкой, или ее модель нагружают детерминированной циклической нагрузкой с эквивалентным повреждающим действием. Перед определением остаточной прочности конструкцию нагружают дополнительной циклической нагрузкой, создающей такой же вид напряженно-деформированного состояния , что и циклическая основная нагрузка , но с.еимметринными Циклами и монотонно возрастающей амплитудой. Увеличение амплитуды осуществляют до относительного уменьшения жесткости оболочки, равного относительному уменьшению жесткости конструкции при эксплуатационной случайной нагрузке. Определение остаточной жесткости осущеет ел я ют путем наг руже ни я сосуда внутренним давлением. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,5U„„1796983 А1 (Я)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCPi

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1, 2 (21) 4857367/28 нелинейным характером накопления по(22) 06.08.90 ., . вреждений. Конструкцию, нагружаемую в (46) 23.02,93, Бюл. ¹7 . условиях эксплуатации случайной цикличе(72)3.Г.Алпаидзе,О.И,КазаевиГ.В,Сулакве- ской нагрузкой, или ее модель нагружают лидзе .. : .:. " детерминированной циклической нагрузкой с (56) Гусев А.С. Сопротивление усталости зквивалентйым повреждающим действием. и живучесть конструкций при случай-: Перед определением остаточной прочности ных нагрузках. — М.: Машиностроение, 1989, конструкцию нагружают дополнительной с. 166-202, "; ..... циклической нагрузкой, создающей такой (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТАЛОСТНОЙ ПО- же,вид напряженно -деформированного соВРЕЖДЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ В УСЛО- стояния, что и циклическая основная нагрузВИЯХ СЛУЧАЙНОГО НАГРУЖЕНИЯ . ка, нос симметричными Циклами и монотонно (57) Изобретение относится к механическим возрастающей амплитудой. Увеличение амписпытаниям, к способам оценки усталост-: литуды осуществляют до отйосительного ной поврежденности конструкции в усло- уменьшения жесткости оболочки, равного от-: . виях случайнîго нагружения. Цель носительному уменьшению жесткости констизобретения — повышениеточностиприоцен- рукции при эксплуатационной случайной, ке поврежденности конструкции сосудов нагрузке. Определение остаточной жесткодавления из композиционного материала за сти осуществляют путем нагружения сосуда счет устранения погрешностей, связанных с внутренним давлением. 2 ил.

Изобретение относится к области механических испытаний, к способам оценки усталостной поврежденности конструкции в условиях случайного нагружения. Известны способы оценки усталостной поврвкдениости, а которых конструкцию или ее модель нагружают эксплуатационной нагрузкой и судят о поврежденности по развитию трещины.

Недостатком таких способов является, с одной стороны — их трудоемкость; сложность реализации, связанные с необходимостью воспроизведения случайного спектра нагружения, а с другой — невозможность определения поврежденности на ранних

«4 стадиях,.когда конструкцию еще можно реО монтировать, снижая поврежденность.

Наиболее близким к заявленному является способ определения усталостной по- О© врежденности, при котором конструкцию Ы или модель нагружают эквивалентной случайной детерминированной нагрузкой с постоянной амплитудой и частотой и по ее остаточной прочностмой характеристике судят о поврежденности конструкции при случайном нагружении.

Данное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято в качестве прототипа. Недостатком прототипа является его недостаточная точность

1796983 при определении поврежденности сосу- повреждений, поэтому при ином нагружедов давления из композиционных матери- нии необоснованным будет и судить по одиалов, поскольку таким конструкциям наковости изменений жесткостей об свойственно нелинейное накопление уста- одинаковости повреждений. Действительлостныхповреждений, чтозатрудняетапри- 5 но, изменить жесткость модели можно и орное задание эквивалентного случайному иным способом, например, нагрузив ободетерминированногопроцессанагружения. лочку внешним динамическим обжимаюЦелью заявленного способа .является щим давлением, меньшим по уровню повышение точйбсти при оценке повреж- разрушающего. При этом, подобрав параденности сосудов давления из компози-. "0 метры импульса обжимающего давления, ционного матерйала за счет устранения можно добиться такого же относительного погрешностей, связанных с нелинейным ха- снижения жесткости модели, что и у. констрактером накопления повреждений. рукции; однако поврежденность модели

На фиг..1 показан закон нагружения будет носить иной характер, чем поврежциклической основной и дополнительной 15 денность конструкции (сосуда давления), . нагрузками; на фиг. 2.— характерный закон поэтому по характеристике остаточной изменения жесткости. прочности модели нельзя судить об остаУстройство для реализации способа точной прочности сосуда давления, Заявипредставляетсобойиспытательнуюмашину телем были проведены описанные ойыты, для циклического нагружения сосуда давле- 20 подтвердившие исключительное свойство . ния, снабженную средствами контроля ее нагрузки с симметричным циклом (в том чисжесткости и средствами нагружения сосуда ле — с возрастающей амплитудой) сохранять внутренним давлением;: .. - характер усталостной поврежденности, по-.

Способ реализуется следующим обра-. казателем которой для сосуда давления, эом. Конструкцию в виде сосуда давления 25 принято разрушающее давление, изменяя из композиционного материала нагружают . лишь уровень поврежденности. эксплуатационной случайной нагрузкой, Для обоснования работоспособности контролируя относительное изменение ее способа был проведен следующий эксперижесткости. Модель конструкции нагружают мент. Партия из 15 цилиндрических образциклически детерминированной нагрузкой, 30 цов-оболочек диаметром 24 мм из параметры которой определяют известным стеклопластика ППН+ЭДТ-10 подвергалась методом так, чтб повреждающее действие осевому случайному нагружению, при эквидетерминированной нагрузки эквивалейтно валентном урояне напряжения, равном 1,1 повреждающему действию случайной экс-. предела выносливости на базе 1 млн.цикплуатационной нагрузки, Перед определе- 35 лов. Предварительно на такой же партии нием остаточной прочйости модели, ее.. былиполученысредниезначенияжесткости нагружают. циклической нагрузкой с сим-. и разрушающего внутреннего давления. Экметричными циклами (вид нагрузки — круче-: вивалентная частота нагружения составила ние, изгиб и т.п.:.такой же. как и основной 5 Гц, По 5 образцов были разрушены с концйклической, йагрузки), при монотонном 40 тролем жесткости при временах наработки увеличении амплитуды,. до момента, когда 4,5 ч, 4;8.ч и 5 ч, Изменения жесткостей отйосительное изменение жесткости моде- составили величины 6%, 9% и 12% соотли (относительно ев начального неповреж- . ветственно, а изменение разрушающего денного, состояния): станет равным внутреннего давлейия — 4, 6 и 10%. Вторая относительному изменениЮ жесткости со-. 45 партия нагружалась детерминированной суда. Нагружают модель внутренним"давле- нагрузкой частотой 5 Гц и амплитудой пульнием и rio:ðàýðóøàþùåìó äàâ) åíèþ судят о сирующих циклов 1,1 предела выносливоповрежденйостй: ном способе используется обнаруженное такихже временах наработкисоставили веэкспериментальное свойство циклической 50 личины соответственно 3, 4 и 6%. Третья нагрузки с симметричным циклом создавать партия нагружалась так же,: KBK вторая, но.

: дополнительную поврежденность а цикли- перед разрушением оболочек внутренним чески нагружеййой конструкции таким об- давлением их йагружали симметричйыми разом; что сохраняется свойство принятой циклами с возрастающей=амплитудой до изхзрактеристики остаточной прочности сосу- 55:иенения жеоткосгей на 6,9 и 12% соответстда давления служйть: показателем усталост- венно..РазрушаЮЩие давления образцов ной поврежденности; Обращаем внимание третьей партии были меньше начального . эксйертизы.на неочевидй6стьданногосвой -: разрушающего давления на величины соот-. ства, поскольку иное нагружение-повреж- . ветственно".4:,5 6;5,"1.1%. Таким образом, из денной конструкций изменяет характер йриведенного примера видно, что макси1796983

5 как п ототипа максимальная погрешность альная погрешность в определении харак- каку р

9 = 33 . т.е. заявленный спосо сутеристики поврежденности составила вели- (9-6)/ чину порядка ину порядка (12-11)/12 = 8,ь в то время, щественно уменьшает погрешность. и б е т е н и я грешностей, связанных с нелинейным хаФор ула зо ре ени

С б . а остной поврежден- рактером накопления и вр д

Способ оценки уст к ии в словиях.случайного деляют изменение жесткости д ж осле нагружения модели с понагружения, заключающийся в том что кон- нагру ения, и М9 на ружают зк. сплуатационной на- - стоянными параметрами цикла и перед опгрузкой, модель конструкции нагружают гружают ределением ее остаточной прочнос о . циклически детерминированнои т о. н и нагрузкой с характеристики к модели прикладывают доаметрами цикла, поврежда- . полйительйую циклическую нагрузку йствие которой эквивалентно llo- метричными цик аю ем действию эксплуатационной .: увеличением ампл туд д д менения жесткости модели по сравнению с нагрузки конструкции; и определяют оста- ме точ ю прочностйую. характеристику моде- ее жесткостью до начала нагружения велили, по которой судят о поврежденн сти е ости чино@. равной соответствующему изменеичаю ийся тем,что, нию-жесткости конструкции, а.остаточную мт т повь шения точности при оценке прочностную хара ери у поврежденностй сосудов давления иэ ком- деляют путем нагружени е д р руш позитного материала за счет устранения по- внутрейним давлением, 6