Способ определения местоположения вершины развивающейся трещины Советский патент 1987 года по МПК G01B7/16 

112

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению электрическими методами параметров трещин в материалах и конструкциях, и может быть использовано при исследованиях процессов разрушения элементов конструкций.

Известен способ определения местоположения верпщны развивающейся трещины, заключающийся в том, что наклеивают на испытуемую конструкцию электропроводную полосу с изоляционным покрытием и с разрезом, разделяющим один из ее концов на две части, нагружают конструкцию, пропускают электрический ток от одной до другой части разрезанного конца полосы, измеряют электрическое напряжение между теми же частями разрезанного конца полосы и по результатам измерения определяют местоположение вершины развивающейся трещины.

Недостатком известного способа является нелинейность- зависимости измеряемого напряжения от местоположения верщины прямолинейной трещины. Это объясняется тем, что электрическое сопротивление той части полосы, где ток обтекает вершину трещины, зависит нелинейно от местоположения вершины трещины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо- . соб определения местоположения вершины развивающейся трещины, заключающийся в том, что наклеивают на испытуемую конструкцию электропроводную полосу с изоляционным покрытием изолированной стороной, имеющую разрез, разделяющий один из ее концов на две части, нагружают конструкцию, пропускают электрический ток от одной из частей разрезанного конца полосы ,до другого конца полосы, измеряют электрическое напряжение меж ду обеими частями разрезанного конца полосы и по полученным результатам определяют одну координату вершины трещины.

В данном способе обеспечивается линейность зависимости измеряемого напряжения от местоположения вершины трещины при ее прямолинейном развитии. Но поскольку, согласно способу, определяется лишь одна координата вершины трещины, то отклонение напраления развития трещины от предполагаемого прямолинейного направления приводит к ошибкам в определении коорди

К

0

5

наты на основе результатов измерений электрических напряжений. Кроме того, знание лишь одной координаты местоположения вершины развивающейся трещины не позволяет точно судить об общей дпине трещины, что, в свою очередь, не позволяет достаточно точно определять характеристики трещи- ностойкости конструкций и конструкционных материалов.

Целью изобретения является повышение точности определения характеристик трещиностойкости испытуемых конструкций Путем учета фактической

5 формы линии трещины.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения местоположения вершины развивающейся трещины, заключающемся в том, что наклеивают на испытуемую конструкцию электропроводную nonody с изоляционным покрытием изолированной стороной и нагружают конструкцию, выращивают начальный участок трещины и измеряют начальную координату местоположения его вершины, пропускают электрический ток известной величины через концы полосы, периодически, в выбранные моменты времени, меняя место прохождения тока с одной на другую часть разделенного трещиной конца полосы, измеряют в каждый такой выбранный момент при каждом месте прохождения тока электрическое напряжение между

обеими частями разделенного трещиной конца полосы и по полученным результатам определяют две координаты X и У местоположения вершины трещины с помощью следующих зависимостей:

0

Х.Х

45

У

0

5

где X - координата вершины начального участка трещины; и Ъ - длина и ширина полосы;

V - падения напряжения на концах полосы до появления трещины; V и W - напряжения, измереннные

при k-M периоде протекания тока либо через одну, либо через другую части разрезанного конца полосы; i - порядковый номер выбранного момента текущих измерений.

5 I

При таком выполнении способа разности между результатами измерений электрических напряжений связаны с текущими координатами вершины трещины следующими приближенными зависимостями:

V -V 1 Р к К.-1 S У

IT IT Т

, -1 6(Ь-Ук)

рде р - удельное сопротивление материала полосы; S - ее толщина. Последующее решение системы уравнений (3) и (4) и учет начального значения и нарастающего характера координаты X вершины трещины обеспечивают возможность непрерывного определения двух текущих координат вершины трещины по зависимостям (1) и (2). Благодаря знанию обеих координат местоположе- |ния вершины трещины в процессе ее развития и через это - знанию траектории развития трещины, можно умень- щить ошибки в определении длины трещины, а следовательно, уменьшить величину ошибки в определении характеристик трещиностойкости испытуемых конструкций.

На чертеже схематичн о показана электропроводная полоса, наклеиваемая на испытуемую конструкцию.

Способ осуществляют следующим образом.

Для определения;местоположения вершины развивающейся трещины в элек тропроводной полосе 1,например, из Ni-Cr-фольги толщиной 5 мкм,шириной

fO

20

30

«Т875

30 мм и длиной 100 мм имитировали развитие трещины 2 с начальным участ ком, координаты которого Х 5 У, 15 мм.

Через концы электропроводящей полосы I пропускали электрический ток известной величины I 0,688 А. При этом v 507 мВ. Концы полосы 1 снабжены электрическими контактами 3-5. Периодически, в выбранные моменты времени меняют место прохождения тока от контакта 3 с одной на другую часть разделенного трещиной конца полосы, т.е. с контакта 4 на контакт 5, J5 и измеряют в каждый такой выбранный момент электрическое напряжение между контактами А и 5, получая результаты V при протекании тока от контакта 3 через контакт 4 и результаты W при протекании тока от контакта 3 через контакт 5. Моменты изменения места прохождения тока и измерений можно выбирать, например, по числу циклов нагрузки, изменению напряжении и т.п.

25

По полученным результатам измерений Vj и W с помощью зависимостей (1) и (2) определяют координаты местоположения вершины имитированной развивающейся трещины.

Использование предлагаемого способа позволяет за счет повьшгения точности результатов измерений сократить, по сравнению с известным способом, общий объем испытаний при сохранении той же достоверности результатов определения характеристик трещино- .стойкости.