Способ определения внутренних напряжений Советский патент 1986 года по МПК G01B17/04 

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием способа определения неупругих составляющих внутренних напряжений контролируемого объекта по авт. св. № 1177664.

Цель изобретения - повышение точности определения внутренних напряжений за счет уточнения значения масштабного коэффициента, необходимого для определения составляющих внутренних напряжений, применительно к конкретным механическим параметрам исследуемого объекта.

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемом объекте с поверхностью, обработанной по режиму механической обработки, создающей в поверхностном слое взаимно компенсирующие дефекты, при исходной температуре возбуждают колебания на собственной частоте и измеряют эту частоту, нагревают объект по режиму, соответствующему режиму стабилизирующего отжига, повторно возбуждают колебания после окончания отжига при исходной температуре и определяют внутренние напряжения по разности измеренных частот. По одному пз вариантов изготавливают пар- гию исследуемых объектов не менее 10- 20 шт., после проведения описанных операций измеряют температурный коэффициент э:тектросопротивления каждого объекта, выявляют объект с наиболее упорядоченной структурой по номинальному значению температурного коэффициента электросопротивления, подвергают каждый объект силовому нагружению в области напряжений, не превосходящих предел пропорциональности, со скоростью, обеспечивающей перераспределение напряжений в объекте, измеряют в процессе нагружения каждого объекта его деформации и по отклонению диаграмм напряжения-деформации других объектов от диаграммы объекта с наиболее упорядоченной структурой определяют неперераспределяющуюся и перераспределяющуюся при заданной нагрузке составляющие внутренних напряжений.

Для уточнения значения масштабного коэффициента, используемого при перерасчете значений разности частот в значения внутренних напряжений, после выполнения всех необходимых действий над исследуемыми объектами, а именно: после измерения частоты собственных колебаний объекта при исходной температуре после отжига, нагревают объект на заданную величину приращения температуры, вновь возбуждают в нем колебания на собственной частоте, измеряют эту частоту, определяют расчетным путем температурные напряжения при изменении температуры, сопоставляют их с приращением периода частоты колебаний и используют полученный таким образом мас- щтабный коэффициент при определении внутренних напряжений.

0

5

0

5

0

0

5

0

5

Исследуют внутренние напряжения в цилиндрическом стержне из стали 4X13, имеющем длину 120 мм и диаметр 10 мм.

Обработанный механически стержень подвергают стабилизирующему отжигу по режиму: температура отжига 560°С, время отжига 3 ч, скорость охлаждения до 380°С не более 110° в час.

Частота собственных продольных колебаний стержня, возбуждаемых с помощью магнитострикционных преобразователей, составляет для 20°С (исходная температура) 22570,32 Гц, а для 60°С (заданная величина приращения температуры 40°С) - 22449,21 Гц, что дает приращение частоты собственных колебаний Af 121,61 Гц.

Температурные напряжения в стержне определяются по формуле

&г К т оС ср. ДТ Е ьр ,

где Кт -коэффициент связи температурных напряжений с механическими от внешних силовых воздействий (К 0,11 для большинства металлов);

- среднее значение температурного коэффициента линейного рас- щирения материала; Eof -среднее значение модуля упругости материала;

ДТ-приращение температуры. В рассматриваемом случае температурные напряжения в стержне dr 1,18 кгс/мм Отсюда масштабный коэффициент при определении внутренних напряжений для данного объекта

Кл 0,0097 кгс/мм2 Гц.

С учетом найденного масштабного коэффициента можно определить, например, результирующую неупругую составляющую внутренних напряжений стержня. Исходная температура 24°С. Частота собственных колебаний контролируемой заготовки в состоянии поставки fi 21240,44 Гц.

Частота собственных колебаний этой же заготовки после снятия неупругих внутренних напряжений отжигом fj. 23100,02 Гц.

Приращение частоты собственных колебаний заготовки д Гяв -1869,58 Гц.

Неупругие внутренние напряжения б„, Кл1 -18,04 кгс/мм2.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: воспроизводимость определения внутренних напряжений и их количественную связь с напряжениями от внешней силовой нагрузки и повышение точности расчетов элементов конструкций, что позволяет получить экономию конструкционных материалов.

j1249330

Формула изобретениятуры, вновь возбуждают в нем колебания

Способ определения внутренних напря-на собственной частоте, измеряют эту часжений по авт. св. № 1177664, отличающий-тоту, определяют расчетным путем темпеся тем, что, с целью повышения точностиратурные напряжения при изменении темпеопределения, после измерения частоты соб-ратуры, сопоставляют их с приращением

ственных колебаний объекта при исходнойчастоты собственных колебаний и испольтемпературе после отжига нагревают объектзуют полученный масштабный коэффициент

на заданную величину приращения темпера-при определении внутренних напряжений.

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием способа определения внутренних напряжений по авт. св. № 1177664, основанного на измерении частот собственных колебаний исследуемого объекта до отжига и после отжига и определении внутренних напряжений по разности этих частот. Цель дополнительного изобретения - повышение точности определения внутренних напряжений за счет уточнения значения масштабного коэффициента, связывающего прираш,ение частоты и величину внутренних напряжений, что достигается определением этого коэффициента непосредственно на исследуемом объекте. Нагревают объект на заданную величину прираш,ения температуры, вновь возбуждают в нем колебания на собственной частоте и сопоставляют расчетные температурные напряжения с полученным изменением частоты. Использование способа открывает возможность экономии конструкционных материалов при тех же эксплуатационных нагрузках на объект. fi (Л ND 4 оо оо NJ