Способ прогнозирования остаточной долговечности элементов конструкций Советский патент 1990 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к области исследования элементов конструкций на живучесть под воздействием циклической деформации для обоснования межремонтного ресурса.

Цель изобретения - повышение точности путем исключения корреляционной взаимосвязи между состоянием датчика .повреждений и необратимыми изменениями структуры материала.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - зависимость относительного сопротивления ARcp./Rcp датчика повреждений от числа циклов нагружения.

Устройство представляет собой закрепленную при помощи клея на объекте 1 контроля датчик повреждения в виде тензочув- ствительной пленки 2 из диффузионного со- единения (BlSb)Te. нанесенной на полиамидную подложку 3. Датчик приклеивают к объекту 1 со сторонь тензочувстви- тельной пленки 2 так, что между ними находится только клеевой слой 4. К контактным площадкам 5 тензочувствительной пленки 2 при помощи то коп ро вод но го клея прикрепляют проводники 6.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации объекта 1 с целью оценки величины KI (фактического коэффициента тензочувствительности датчика повреждения), а также оценки качества его наклейки, осуществляют один цикл наСП 00

ел го

гружения объекта 1 контроля в зоне упругих деформаций. Значение Ki определяют при заданной величине относительных деформаций. Например, выбирают е 1.4 10 (в рассматриваемом случае Ki 110).

Производят сравнение значений коэффициентов тензочувствительности до и после наклейки и в случае, если разница указанных величин не превышает заданного уровня (например, 10% от начального значения), то датчик повреждения считается пригодным для дальнейшего использования и величину KI включают в перечень параметров прогнозирования.

В процессе эксплуатации объекта 1 контроля производят периодические измерения величины омического сопротивления датчика повреждения, определяют значения приращения сопротивления ДР и сопоставляют это значение с результатами тарировочных испытаний. Тарировочные циклические испытания производятся на образцах из материала объекта 1 контроля, на которые наклеены аналогичные датчики повреждений (из одной технологической партии).

На фиг.2 представлены результаты указанных испытаний на образцах из сплава Д16АТ. Плоские образцы имели анодированную (непроводящую) поверхность, что позволило клеить на них датчики повреждений лицевой стороной (как показано на фиг.1). Ширина рабочего сечения образцов составляла 30 мм. Равномерно по ширине было наклеено три датчика (длина рабочей части 15 мм, ширина 3 мм) по направлению действия усилия. Испытания проводились на гидравлическом пульсаторе ЦД-20ПУ с минимальным напряжением цикла во всех случаях 1,5 кг/мм, максимальное - от 7 до 17 кг/мм Электросопротивление датчиков (тензорезисторов) измеряли с- помощью цифрового вольтметра В7-27А после остановки испытаний.

Отличительной особенностью семейства характеристик является наличие четырех характфныхучастков АБ, БВ, ВГ, ГД, из которых положение БВ по оси абсцисс свидетельствует, с учетом KI, о величине нагрузки, прикладываемой при эксплуатации к объекту контроля, а длина горизонтального участка БВ связана с остаточной долговечностью элемента конструкции. Точка Д соответствует моменту разрушения, а точка

Г - моменту выхода усталостной трещины на поверхность.

Характер изменения величины сопротивления тензорезистора вследствие высо- 5 кой тензочувствительности (Ki 1000- 1200 ед.) определяется величиной микродеформационных изменений материала объекта 1 под воздействием циклических нагрузок, так как диффузионное соедине10 ние (BISb)Te по результатам рентгенострук- турного исследования на дифрактометре ДРОН-2,0 признано рентгеноаморфным, а не кристаллическим. Следовательно,указанное соединение не поддержано устало5 стным изменениям.

В таблице представлены данные по процентной величине долговечности характерных участков кривой для различных значений, приложенных к образцу циклических

0 напряжений.

Определение величины усталостной повреждаемости и остаточной долговечности по предлагаемому способу производится путем периодического замера величины

5 приращения активного сопротивления тензорезисторов, усреднения их показаний и сравнения с табличными значениями, а при необходимости получения более точных значений путем определения места на тари0 ровочной кривой.

Формула изобретения

Способ прогнозирования остаточной

5 долговечности элементов конструкций, заключающийся в том, что в контролируемом сечении закрепляют датчик повреждений, конструкцию подвергают многоцикловому деформированию и определяют параметр.

0 характеризующий необратимые изменения структуры материала элемента конструкции, по которому судят об остаточной долговечности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключе5 ния корреляционной взаимосвязи между состоянием датчика повреждений и необратимыми изменениями структуры материала, используют датчик повреждений, имеющий долговечность, превышающую долговеч0 ность материала элемента конструкции, а в качестве параметра, характеризующего необратимые изменения структуры материала, регистрируют величину остаточной деформации элемента конструкции.

4

3

S vV 99 9 VVC 90 vVvV9C vVV99 //Vvvv

иг./

5 /

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к исследованию элементов конструкций на живучесть под воздействием циклической деформации с целью обоснования межремонтного ресурса. Целью изобретения является повышение точности путем исключения корреляционной взаимосвязи между состоянием датчика повреждений и необратимыми изменениями структуры материала, что достигается использованием в качестве датчиков повреждений тензорезисторов с очень высоким коэффициентом тензочувствительности K 1 = 1000 - 1200 ед. Это позволяет в качестве меры повреждения материала контролируемого объекта выбрать величину остаточной пластической деформации, накопленной в материале в процессе его многоциклового деформирования. Если датчик повреждений не "стареет" на временном интервале контроля, то относительное изменение его сопротивления отражает только процесс "старения" самого материала контролируемого объекта. Остаточная долговечность контролируемого объекта определяется с учетом показаний датчика по тарировочному графику. 2 ил.