Способ определения характеристики неупругости материалов при циклическом деформировании Советский патент 1989 года по МПК G01N3/32 

1

(21)4361269/25-28

(22)07.01.88

(46) 23.10.89 Бюл. N 39

(71)Институт проблем прочности АН УССР

(72)В.В.Матвеев и Б.С.Чайковский

(53)539.32(088.8)

(56)Иванов И.П. Изследване на явле- нието дефорМационен хистерезис при цикличен опьн (натиск): Автореф. дне. на соиск. учен, степени канд, техн.наук. София, ВИСШ машинно-электротехнический институт В.И.Ленин , 1978, 30 с.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕУПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

(57)Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики неупругости материалов, и позволяет повысить точность за счет распространения области использования способа на материалы с малым относительным рассеянием энергии при малых амплитудах деформации. На образец из исследуемого материала в как1гх:-либо двух точках его поверхности прикрепляют датчики, регистрирующие деформацию одного направления, например продольную, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, возбуждая его продольные или изгибные колебания, измеряют величину деформации в одной из точек в момент времени, когда величина деформации в другой из точек принимает нулевое значение, и по ее величине определяют искомую характеристику материала. 1 ил.

С

сл

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики неупругости материалов, и позволяет повысить точность за счет распространения области использования способа на материалы с малым относительным рассеянием энергии при малых амплитудах деформации. На образец из исследуемого материала в каких-либо двух точках его поверхности прикрепляют датчики, регистрирующие деформацию одного направления, например продольную, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, возбуждая его продольные или изгибные колебания, измеряют величину деформации в одной из точек в момент времени, когда величина деформации в другой из точек принимает нулевое значение, и по ее величине определяют искомую характеристику материала. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики неупругости материалов.

Цель изобретения - повьппение точности за счет распространения области использования способа на материалы с малым относительным рассеянием энергии при малых амплитудах деформации,

На чертеже показаны графики изменения во времени напряжения 6 ft) и продольных деформаций ) H(f,(t) в точках 1 и 2 на поверхности образца, имеющих различные амплиту;- деформаций (), а также значения 6

jf

и f деформации i,(t) а моменты времени, когда соответственно напряжение 6 (t) О и деформация Si (t) 0.

Способ осуществляют следующим образом.

На образец из исследуемого материала в каких-либо двух точках (1 и 2) его поверхности с различным уровнем продольной деформации прикрепляют какие-либо датчики продольной деформации, например приклеивают прополочные или фольговые тензорезисторы, и подвергают образец циклическому гармоническому д еформированию в услопиях линейного напряженного состояния, например с помощью электромагнита возбуж-

00

СП

дают его продольные или изгибные колебания. Снимаемые с датчиков продольной деформации электрические сигналы 6f(t), f(t) усиливают, определяют отношение амплитуд деформаций LQ и foi . Ре подают сигналы на иэмерителы1ое устройство, измеряют величину d, продольной деформации € (t) в момент времени, когда другая деформация ) принимает нулевое значение, и по величине / судят о характеристике неупругости материала. При этом в случае степенной зависимости искомой характеристики неуп- ругости материалов от амплитуды деформации величину деформации (5/ измеряют при каких-либо двух фиксируемых значениях ее амплитуды ,у Д J ° « В качестве характеристики неупругос- ти материала используют относительное рассеяние энергии

Ч/ -4.Н. W

(1)

необратимо рассеянная энергия в единице объема материала за цикл его деформирования с амплитудой деформации fl (амплитудой напряже- ,- ния б о ) ,

удельная энергия упругой деформации материала

(W (Го Ео).

Относительное рассеяние энергии, соответствующее амплитуде продольной деформации f, вычисляют по формуле

. )

U, ,.,v

-( 6

1 ft где n tbr - 1 3)

In ,

o,

в общем случае зависимости характеристики неупругости материала от амплитуды деформации измеряют величину де формации m фиксированных

значениях ее амплитуд f,// J 2,...,m, составляют систему уравнений

- , чс

2:аЛС)- (4)

из которой определяют значение коэф- фтшентов я., и записывают искомую зависимость относительного рассеяНИН энергии (1) от амплитуды ной деформации Е в виде т

а -f;..

(о,

:

где

а.1 «Г 2«

(6)

Зависимости (2) и (5) получены следующим образом. За основу взят известный эффект наличия сдвига фаз между сигналами напряжения и деформации при циклическом деформировании материала. Предполагая зависимость величины этого сдвига от уровня амплитуды деформации, можно для случая синусоидального закона изменения во времени напряжения растяжения-сжатия (0 sintc t ( амплитуда напряжения, а - угловая частота, t - время) записать изменение продольных деформаций 8 (t) w.t) в окрестности каких-либо двух точек 1 и 2 на поверхности образца с различным уровнем амплитуд деформаций ( Ед и (Гоз,) в виде

, o4sin (ш t +/ ); (7) г eoiSin (out f ),(8)

где f , углы сдвига фаз между сигналами напряжения и деформации в окрестности соответственно точек 1 и 2 на поверхности образца, определяющие значение характеристики неупругости материала (относительное рассеяние энергии f ) для соответствующих уровней амплитуды деформации ( о и ц)

V (of) 27rsin/ Я:2Т/ f (6oi) 2 sinr5.(9)

5

тогда регистрируемая величина f одной деформации, например 8 (t) в момент времени, когда другая деформация (f (t) принимает нулевое значение, будет связана со значениями характеристики неупругости материала Ч , и . (см.формулы (9))следующим образом:

«

f ()56/rr/i)

U| (,- ). (10)

515

В случае степенной зависимости регистрируемой величины t от амплитуды одной из деформаций, например f ,

fc

1 (fo,) а -б, j (11)

где параметр k и коэффициент а вычисляются через значения / для двух фиксируемых значений амплитуды деформации

Ох

зависимость искомой характеристики неупругости материала Ч от амплитуды деформации , определится выражением

М (.) a.fo , n k-1, а

(14)

а

Т -эё

где эе I- toi

(16)

Как видно, для значений амплитуд деформации 6а , равных о, где j 1,2, I выражение (14) с учетом (15), (13) и (11) примет вид формулы (2).

В общем случае зависимость деформации /J от амплитуды деформации €oi при заданном отношении можно представить в виде полинома

)

m

z:

i

t M

a. , ,(17)

выдляуды

10

15

ки итуажени20

(15)

25

туд 1,2, 3)

коэффициенты a которого определяются из системы уравнений (4). Имея значения а, где i 1,2,...,m, зависимость искомой характеристики неупругости материала f от амплитуды деформации fo,определится полиномом (5) степени га. Формула изобретения

Способ определения характеристики неупругости материала при циклическом деформировании, заключающийся в том, что, образец материала подвергают циклическому гармоническому деформированию и регистрируют величи- , ны двух различных деформаций на его поверхности, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, величины деформаций регистрируют в одном направлении в точках, соот- ветствующих разным амплитудам деформаций, величину деформации в одной 30 из точек регистрируют в момент времени, когда величина деформации в другой из точек принимает нулевое значение, и по ее величине определяют искомую характеристику материала.