Способ определения остаточного ресурса узлов конструкций Советский патент 1990 года по МПК G01N3/32 

Из материала конструкции изготав- ливают партию образцов. На образцы устанавливают тензодатчики, Образцы (партии испытывают циклическими нагруэ ками при.различных, но постоянных в процессе нагружения уровнях амплитудных напряжениях Ј,.,, ба, ,6а 6ИП. По сигналам с тензодатчиков в процессе нагружения, полученным для каждого цикла, определяют значения функций накопления повреждений КП1 , К м , . . . ,К П,-.,К по формуле

N Ј

Кп -Z UMOKCi sin(cot)dt, (1)

i-1 о

где К - функция накопления повреждении;

U,

С &„,- максимальная амплитуда элект-. рического сигнала за полупериода;

ft, амплитудное значение действующего на образец напряжения, МПа;

С - коэффициент пропорциональности;

и - циклическая частота, Гц; с - время колебаний, с; К - критическое накопление пов реждений, при котором происходит разрушение образца. Каждый образец испытывают до разрушения, строят зависимости К ,- f(N-) (фиг,2) и определяют общее число циклов Л - их нагружения от начала испытаний до разрушения.

Устанавливают тензодатчики на рассматриваемый узел конструкции и нагружают его эксплуатационной циклической нагрузкой (фиг.З). Для наработанного числа N циклов испытания узла определяют количество накопленного в нем повреждения К по формуле (I),

Полученное значение К сравнивают со всеми аналогичными его значениями, полученными для такого же значения наработанных чисел N циклов испытанных образцов. Из партии испытанных выбирают тот образец, для которого п°, показатель К; накопленных повреждений имеет самое близкое значение к тому значению К, которое получено для испытанного узла конструкции, а остаточ4

ный ресурс узла конструкции определяют

по формуле

- Np - N,

(2)

п

0

5

N0 N где N т - число циклов до разрушения узла конструкции с учетом накопленных повреждений как его остаточный ресурс; число циклов до разрушения эквивалентного по накопленным повреждениям образца, выбранного из предварительно испытанной партии;

наработанное число циклов узла конструкции. Пример. На фиг.4 представлен один из вариантов реализации способа определения накопления усталостных повреждений и остаточного ресурса работы узла конструкции. На схеме приняты обозначения; - тензодатчик, 2 - усилитель сигнала; 3,7 - аналого- цифровые преобразователи, 4,6 - нуль- органы, 5 - тактовый генератор, 8 - счетчик циклов, 9 - классификатор, определяющий величину накопления повреждений.

Сигнал с тензометрического датчика 1, наклеенного на образец или узел конструкции, поступает на входы аналого-цифровых преобразователей 1, 2 и нуль-органов Н04, Н05. При переходе усиленного сигнала через нуль срабатывает НО 4, который запускает АЦП 1 и счетчик 8 циклов, который фиксирует наличие полуцикла нагружения. АЦП 1 преобразовывает полупериод нагружения в код и записывает этот код в память классификатора 9, который определяет амплитудное значение нагружения (кода) и запоминает его.

На следующем полуцикле при переходе напряжения через ноль срабатывает НО 6, запускается АЦП 2 и счетчик 8 циклов, который фиксирует наступление второго полуцикла. Прибор АЦП 2 преобразовывает второй полупериод напряжения нагружения в код, который запоминается классификатором 9.

Два полуциклэ за период изменения нагрузки в виде электрического сигнала в классификаторе 9 запоминаются как характеристика величины накопления повреждений. Процесс продолжается до разрушения образца. Аналогичный процесс идет, когда тензодатчик установлен на узле конструкции. Он продолжается до наработки эксплуатационного числа N циклов, а остаточный ресурс определяют по формуле (2).

Формул

5 изобретени

Способ определения остаточного ресурса узлов конструкций, заключающийся в том, что из материала конструкции изготавливают образцы, на конструкцию и партию образцов устанавливают датчики, конструкцию подвергают циклическому эксплуатационному нагру- жению, а образцы - нагружению при различных уровнях амплитудных напряжений, путем сравнения показаний датчиков определяют образец, эквивалентный конструкции по уровню накопленных повреждений в узле при эксплуатационном числе циклов нагружения, а остаточный ресурс определяют по раз1536259

ности между числом циклов нагружения эквивалентного образца до разрушения и числом циклов наработки узла конструкции, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения производительности путем ликвидации испытаний образцов эксплуатационным числом циклов нагружения

узла конструкции, нагружение образцов осуществляют перед нагружением конструкции, доводят их до разрушения и для каждого цикла нагружения образцов и конструкции фиксируют сигналы дат5 чиков, а эквивалентный образец определяют по величине накопленного сигнала до эксплуатационного числа циклов нагружения узла конструкции.

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение производительности путем ликвидации испытаний образцов эксплуатационным числом циклов нагружения узла конструкции. Для этого партию образцов из материала узла конструкции нагружают циклически до разрушения при различных, но постоянных в процессе нагружения уровнях амплитудных напряжений. По сигналам с тензодатчиков, установленных на образцах, определяют количество накопленных в них повреждений по формуле K_п=Σ @ U_максI^.SIN(WT)^.DT, где K_п - функция накопленных повреждений

U_максI - максимальная амплитуда электрического сигнала за полпериода

W - циклическая частота

T - время, и строят зависимости, где N - число циклов нагружения. Аналогичным образом определяют накопленные повреждения для эксплуатационного числа циклов нагружения узла конструкции. Выбирают эквивалентный образец, для которого накопленные повреждения приближаются к накопленным в узле, а остаточный ресурс узла определяют по формуле N_ост=N_р-N, где N_ост - число циклов до разрушения узла конструкции или его остаточный ресурс

N_р - число циклов до разрушения эквивалентного образца

N - наработанное число циклов узла конструкции. 4 ил.

и,в

макс/

Kl U™«cj-$in,(tjJi}c/t

и.

маи#

К

кр

Разрешение I &лакс

ЧМшгд

К

МИН

N,

И

Фие.1

МИН

%

/V

Фи&2

Фцг.Ъ

t,C;