Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах

Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>947657 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.12.79 (21) 2856128/25-28 (51) M Nn з

G 01 L 1/10

G 01 8 17/04 с присоединением заявки ¹Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (531УДК 5».781..2 (088, 8) Опубликовано30. 07. 82,Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 30.07.82

{72) Автор изобретения

B. В.Лаврентьев

{71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ—

В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению напряженных состояний полимерных ма териалов, и может быть использовано при определении остаточных напряжений в образцах из таких материалов методом нераэрушающего контроля.

Известен способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключакицийся в том, что на полимерный материал наносят растворитель, наблюдают эа появлением трещин на поверхности образца и по времени появления трещин судят о величине остаточных напряжений (1).

Однако этот способ не обеспечивает возможности проведения неразрушающего контроля, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к предлаГаемому по технической сущности и достигаемому результату является . способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключающийся в том, что измеряют деформации образца при снятии с него части материала, образующего приповерхностный слой, и по полученным результа.там рассчитывают остаточные напряжения 1 2).

Однако этот способ не позволяет проводить неразрушающий контроль образцов.

Целью изобретения является проведение неразрушающего контроля полимерных материалов.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах заключающемся в том, что измеряют деформаций образца и по полученным результатам измерений рассчитывают остаточные напряжения, на образец устанавливают инерционные массы, возбуждают затухающие угловые колебания образца с массами на собственной частоте колебательной системы, вычисляют тангенс угла механических потерь, изменяют собственную частоту колебательной системы, снова определяют тангенс угла механических потерь колебательной с;истемы в диапазоне частот 10 т 10 Pg, выявляют частоту, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума, и по значению этой частоты определя.ют величину остаточных напряжений.

По одному иэ вариантов способа собственную частоту колебательной системы изменяют путем изменения

947657 дли ны рабочей части образца, участ вующей в угловых колебаниях.

По другим вариантам собственную частоту колебательной системы изменяют путем изменения значений инер° ционных масс в колебательной системе или расстояний от центра инерционных масс до оси образца.

На Фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — схема устройства с механизмом нагружания, позволяющая получить градуировочные зависимости для образцов иэ испытываемых материалов; на фиг. 3 — кривые зависимости между частотой колебаний.и тангенсом угла механических потерь для образцов с различными значениями остаточных напряжений; на фиг. 4 — результирующая градуировочная зависимость между максимальным значением угла механических потерь и неличиной остаточнык напряжений.

Устройство (фиг. 1) содержит испытываемый образец 1 из полимерного материалов, захваты 2 и 3, инерционные массы 4 и 5 и шкалу 6, обеспечивающую измерение угла поворота одного захвата относительно другого, который равен угловой деформации образца 1. 30

Устройство (фиг. 2) содержит, кроме перечисленных элементов, механизм нагружения, включащий гибкую нить 7, соединенную .с захватом 2, блок 8 и груз 9, обеспечивающие создание 35 известных по величине напряжений в образце 1.

Способ осуществляют следующим образом.

На образец 1 устанавливают инер- 40 ционные массы 4 и 5 так, чтобы центр масс находился на оси образца 1, и возбуждают. затухающие угловые колебания образца 1 с массами 4 и 5 на собственной частоте полученной колеба45 тельной системы. По шкале б измеряют угловые деформации образца 1 и по ним вычисляют тангенс угла механических потерь. Затем изменяют собственную частоту колебательной системы, для чего по одному из вариантов изменяют длину рабочей части образца 1, участвующей "в углоных колебаниях, а по другим вариантам изменяют значения инерционных масс, расстояния от центра инерционных масс до оси образца 1 или несколько иэ перечисленных параметров одновременно.

После каждого изменения собствен-. ной частоты, которое осуществляют н диапазоне частот 10 - 10 Гц,. 60 по результатам измерения углоных деформаций образца 1 определяют тангенс угла механических потерь. Значения тангенса откладывают на кривой, аналогичной кривой, показанной на фиг. 3, и повторяют эксперимент до тех пор, пока не будет выявлена частора, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума.

Для определения по значению этой частоты величины остаточных напряжений необходимо иметь для каждого материала градуировочную характеристику, аналогичную характеристике, показанной на фиг. 4. Для получения этой характеристики образец 1, обра ботанный так, чтобы исключить в нем наличие остаточных напряжений, помещают в устройство (фиг. 2) и снимают характеристики, аналогичные кривым (фиг. 3), для различных значений усилия нагружения образца грузом 9, массу которого изменяют,в соответствии с ожидаемым диапазоном измерения остаточных напряжений. Напряжение в образце 1 при разных значениях массы груза 9 определяют как отношения величины усилия к площади поперечного сечения образца 1. По этим данным строят градуировочную характеристику данного материала, приведенную на фйг. 4.

Применение предлагаемого способа при производстве волокон или пленок из полимерных материалов позволяет оперативно контролировать напряжения в этих иэделиях, вызванные химической или термической обработкой, причем неразрушающий контроль позволяет вести определение остаточных напряжений непосредственно на товарной продукции без ухудшения ее эксплуатационных свойств. Точное определение остаточных напряжений в полимерных материалах позволяет оперативно .устранять вызывающие их причины и тем самым повысить качество выпускаемых изделий, их прочность и долговечность, что даст народному хозяйству реальный экономический эффект.

Формула изобретения

1. Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключающийся н том, что измеряют деформации образца и по полученным результатам измерений рассчитывают остаточные напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью проведения неразрушающего контроля полимерных материалов, на образец устанавливают инерционные массы, возбуждают затухающие угловые колебания образца с массами на собственной частоте колебательной системы, вычисляют тангенс угла механических потерь, изменяют собственную частоту колебательной системы, снова определяют тангенс угла механических потерь колебательной системы н диапазоне час947657

12

ВНИИПИ ЗакаЗ 5619/63 Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.- Проектная, 4 тот 10 - 10 Гц, выявляют частоту, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума, и по значению этой частоты определяют величину остаточных напряжений.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- 5 шийся тем,,что собственную частоту колебательной системы изменяют путем изменения длины рабочей части образца, участвующей в угловых коле,>баниях. 10

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что собственную часто. ту колебательной системы изменяют пу-! тем изменения значения инерционных масс в колебательной системе.

4; Способ поп. 1, отли чавшийся тем, что собственную час- . тоту колебательной системы иэменяЮт путем изменения расстояний от центров инерционных масс до оси образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Методы испытаний, контроля и исследования машиностроительных материалов. Под ред. А.Т. туманова.Т.З

М., "Машиностроение", 1973.

2. Биргер И.A. Остаточные напряжения. Машгиз, 1968, с. 91 (прототип) .