Способ испытаний материала конструкции при случайном циклическом нагружении

Способ испытаний материала конструкции при случайном циклическом нагружении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к механическим испытаниям. Цель изобретения - повышение точности испытания конструкции из полимерных композиционных материалов за счет устранения погрешностей, связанных с различным изменением диссипативных свойств материала в условиях эксплуатации конструкции и испытания образцов ее материала. Образцы нагружают при постоянной частоте эквивалентной нагрузкой , уровень которой определяют из условия поддержания заданной плотности мощности диссипирующей из условия поддержания заданной температуры. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,. Ц„, 1826028 А1 (н)ю G 01 N 3/32 1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬCTBY

Г к

1 2 (21) 4902214/28 ние точности испытания конструкции из

{22) 14.01.91 полимерных композиционных материалов (46) 07.07.93. Бюл; гв 25 за счет устранения погрешностей, связан(72) Г.В.Сулаквелидзе ных с различным изменением диссипатив(56) Гусев А.С. Сопротивление усталости и жв. ных свойств материала в условиях вучесть конструкций при случайных нагрузках, эксплуатации конструкции и испытания обМ.:Машиностроение,1989,с.183 — 185. разцов ее материала. ()бразцы нагружают (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛА при постоянной частоте эквивалентной на.КОИСТРУКЦИИ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ЦИКЛИ- грузкой, уровень которой определяют из ус. ЧБСКОМ НАГРУЖЕНИИ . ° ловия поддержания заданной плотности (57) Изобретение относится к механическим мощности диссипирующей из условия подиспытаниям. Цель изобретения — повыше- держания заданной температуры. 4 ил. °

Изобретение относится к механическим испытаниям.

Цель изобретения — повышение точности испытания конструкции из полимерных композиционных материалов за счет устра-нения погрешностей, связанных с различным изменением диссипативных свойств материала в условиях эксплуатации конст- ° рукции и испытания образцов ее материала.

Цель достигается тем, что определяют плотность мощности энергии диссипации и температуру в зависимости от времени в конструкции в условиях эксплуатации в месте наибольшей скорости роста поврежденности, эквивалентный уровень гармонического нагружения определяют иэ условия равенст. ва плотности мощности диссипация энергии, а равенство температур обеспечивают изменением асимметрии циклов.

Ha фиг. 1 показан типичный закон случайного нагружения оболочки пульсирую-. щим внутренним .давлением; на фиг. 2— закон изменения температуры Т и плотно сти мощности диссипации W энергии во времени; на фиг. 3 — эквивалентный закон нагружейия образцов; на фиг. 4 — схемы устройства для реализации способа.

Устройство для реализации способа со- а держит нагружатейь 1, связанный с образ- Q() цом 2, программные элементы 3 и 4, управляющий уровнем нагрузки орган 5. связанный с нагружателем 1 и программным элементом 3 через соответствующие блоки сравнения, На образце 2 расположены датчики 6 .напряженно-деформирован- Ф ного состояния, связанные с блоком 7 сравнения, в результате чего образуется первый контур обратной связи. Устройство, д содержит управляющий асимметрией цикла орган 8. На образце 2 расположен датчик 9 температуры, связанный с программным блоком 10 сравнения, в результате чего образуется второй контур обратной связи.

Способ реализуется следующим обра- . зом.

1826028 каналов обратной связи от соответствующих датчиков к блокам сравнения другого канала для каждого из датчиков. В результате реализуют в образцах условия нагружения, эквивалейтные эксплуатационным, Сущность заявленного способа состоит в следующем.

При циклическом нагружении происходят два взаимосвязанных энергетических процесса. Во-первых, диссипация энергии, часть которой идет на повреждение материала, а часть — на разогрев его, и, во-вторых, разогрев материала, в результате чего изменяются физико-механические характеристики материала, что влияет на диссипацию энергии. Для моделирования условий работы материала в составе конструкции, необходимо обеспечить не толька одинаковые условия нагружения материала, но и одинаковые температурные условия материала в условиях эксплуатации и испытания. В заявленном спогобе подобие условий нагруже40

На натурной конструкции в условиях эксплуатационного случайного нагружения определяют в месте наибольшей скорости накопления поврежденности зависимости от времени температуры и плотности мощности 5 диссипации энергии, которые закладывают в программные блоки, соответственно блок 4 и блок 5. В соответствии с программой, блок

7 вырабатывает сигнал на управляющий уровнем нагрузки орган 5, связанный с на- 10 гружателем 1. В процессе испытания датчики 6 подают информацию в блок 7 о фактическом значении плотности мощности диссипации, в результате чего происходит коррекция уровня нагрузки (максимального 15 напряжения om»< ). В соответствии с программой, блок 10 вырабатывает сигнал на управляющий асимметрией цикла орган 8, связанный с нагружателем 1. В процессе испытания датчик подает информацию в 20 блок 7 об изменении температуры, в результате чего происходит коррекция асимметрии цикла (например, путем управления уровнем минимального напряжения), В случае использования в качестве блоков 7 и 10 управляющих ЭВМ, уточнения . управления может быть достигнуто учетом в средствах программного обеспечения ЭВМ текущей температуры при формировании . сигнала — реакции на рассогласование теку- 30 щего и программного значений уровня нагрузки и мощности диссипации при формировании сигнала — реакции на рассогласование асимметрии цикла, для чего предварительно проводят соответствую- 35 щие тарировочные испытания. Для этого может быть предусмотрена взаимная связь, ния обеспечивают путем обеспечения такого уровня нагружения образцов, при котором одинаковы плотности мощности диссипации, а следовательно, и накопления поврежденности при одинаковой температуре, а одинаковые температурные режимы обеспечивают путем того, что режим нагружения при постоянстве нагрузки делают более или менее "повреждающим" материал путем управления коэффициентом асимметрии (или минимальным напряжением в цикле).

Пример. Определялся ресурс стеклопластиковых труб диаметром 240 мм при действии случайной осевой пульсирующей нагрузки. Нагрузка осуществлялась при среднем уровне 1,2 от предела выносливости на базе 2 млн. циклов в условиях окружающей комнатной температуры. В результате испытания был зафиксирован разогрев до равновесной температуры 18 к,что было скомпенсировано на образцах стеклопластика (ППН+ ЭДТ-10), которые, имея лучший теплоотвод в силу своей геометрии, размеров и условий закрепления, нагревались при эквивалентном пульсирующем цикле на

11 к изменением минимального напряжения от 0 до (-0.3) от предела выносливости.

Максимальный уровень напряжения, определенный по критерию одинаковой средней диссипации, составил 1.3 от предела выносливости, т,е, коэффициент асимметрии изменился от величины со до ——

Испытанные при указанных условиях образцы позволили определить среднюю долговечность порядка 35 тыс. циклов, чго удовлетворительно совпало с экспериментально был получен для трубы и составил порядка 39 — 40 тыс, циклов. Погрешность составила порядка 12 . В то же время образцы, испытанные при эквивалентном напряжении без дополнительного поддер" жания температурного режима, показали среднюю долговечность порядка 60 тыс. циклов, т.е. погрешность составила величину порядка 50 .

Таким образом. заявленный способ позволяет определить более точно усталостные характеристики композиционного материала, При проведении в течение нагружения партии образцов разрушающе о определения остаточной прочности, можно определить зависимость остаточной прочности от наработки.

Формула изобретения

Способ испытаний материала конструкции при случайном циклическом нагруже1826028

Составитель Г. Сулаквелидзе

Редактор С. Кулакова Техред M.Моргентал Корректор Н. Гунько

Заказ 2317 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 нии, заключающийся в том, что образцы из материала конструкции нагружают циклически эквивалентной нагрузкой при постоянной частоте нагружения и эквивалентном изменяющемся во времени уровне напря- 5 жения, а о циклической поврежденности конструкции судят по поврежденности образцов,отличающийсятем,что,сцелью повышения точности испытания конструкции из полимерных композиционных мате- 10 риалов эа счет устранения погрешностей, связанных с различным изменением диссипативных свойств материала в условиях эксплуатации конструкции и испытания образцов ее материала, определяют зависимости от времени температуры и плотности мощности диссипации энергии в месте наибольшей скорости роста поврежденности конструкции, уровень циклической эквивалентной нагрузки определяют из условия равенства плотностей мощности диссипации энергии конструкции и образцов, при нагружении образцов поддерживают в них температуру, равную в каждый момент времени температуре конструкции. путем изменения асимметрии цикла нагружения.