Способ определения усталостной долговечности деталей из полимерных материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность.

Цель изобретения - повышение точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма изменения поверхностей температуры детали при импульсном воздействии; на фиг. 2 - полулогарифмическая зависимость скорости изменения поверхностной температуры от времени.

Способ осуществляется следующим образом.

Деталь из полимерного материала, например упругий элемент амортизатора, под- вергается циклическому воздействию

нагрузки, например, с помощью вибратора. В качестве импульсного воздействия можно использовать тепловое или механическое. нагружение детали. В качестве импульсного теплового воздействия можно использовать источник инфракрасного излучения (сфокусированная лампа накаливания, инфракрасный лазер, нагревательная спираль), с помощью которого производят локальный поверхностный нагрев детали. Во всех случаях амплитуда импульса возмущающего воздействия не должна превышать разрушающей величины и, как правило, составляет не более 50% от предельного (разрушающего) воз,цействия значения.

Для измерения поверхностной температуры детали применяется пирометрический приекчник инфракрасного излучения

(фотодиод, инфракрасный радиационный измеритель температуры и т.п.), связанный с регистрирующим устройством (самописцем, милливольтметром и т.п.).

Определение долговечности детали осуществляется следующим образом,

Деталь выводится на установившийся режим работы. Это регистрируется приемником по выходу поверхностной температуры Т на прямолинейный участок (фиг, 1; ). В момент времени ti включается излучатель и подается тепловой импульс I длительностью At на поверхность детали. При этом измеритель температуры регистрирует характер изменения поверхностной температуры детали в месте разогрева с выводом измеренной величины на самописец (фиг, 2), В момент времени ti излучатель отключается и поверхностная температура детали плавно снижается до установивше- гося значения Туст.

После этого (по завершении релаксации возмущения от импульса I) в момент времени t2 подается тепловой импульс И той же амплитуды и длительности, которая завершается в момент времени t 2. Изменение поверхностной температуры детали регистрируется с помощью самописца (фиг, 2), Как правило, отношение длительности импульса At к периоду их следования (t2-ti) не менее 0,02.

Далее производится обработка полученной в ходе эксперимента зависимости изменения поверхностной температуры детали от времени. В точках ti и ta к графику T(t) строятся касательные и определяются значения t(ti) и t(t2): t(tiHg i ; t(t2)t9 pi Затем по этим значениям строят зависимость In Т(1)и находят угловой коэффициент а (фиг. 3) по формуле а tg ,

Долговечность детали определяют по формуле

где ,6 для полимерных деталей.

Конкретная реализация способа прово- дилась на цилиндрическом образце из рези- ны на основе каучука СКН-18 диаметром 18

мм и высотой 25 мм, Нагружение осуществлялось по гармоническому закону

А Аа sin 2 TTV t,

где Аа - амплитуда колебания, равная 2 мм;

V -частота колебания, задавалась5 Гц.

Значения параметров следующие: t(,600 град/с и t(t2)0,549 град/с (In T(ti)-0,510 и In t(t2)-0,597), интервал времени:2-11 100с. Коэффициент ,7 -10. Определенное значение долговечности -10 с. После оценки долговечности образец был доведен до разрушения. Экспериментально определенная долговечность составила 5,2-10 с.

Формула изобретения Способ определения усталостной долговечности деталей из полимерных материалов, заключающийся в том, что циклически нагружают деталь и определяют напряжение и температуру саморазогрева, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров, в установившемся режиме работы дополнительно подвергают деталь многократному импульсному воздействию с длительностью действия нагрузки, равной времени установления роста температуры на поверхности детали от ее воздействия и периодом, равным времени релаксации температурного возмущения материала детали, вызванного импульсным воздействием, определяют скорость изменения температуры в момент приложения каждого импульса, а о долговечности судят по зависимости

где а - угловой коэффициент логарифмической зависимости скорости изменения поверхности температуры от времени:

К - константа, характеризуемая критическое изменение плотности материала в результате необратимых структурных превращений под действием циклического на- гружения.

г«„ -..-/-JaJ

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение точности путем исключения погрешности измерения нагрузочных и эксплуатационных параметров. Деталь из полимерного материала выводят на установившийся режим работы. Затем на нее воздействуют импульсной нагрузкой, измеряют температуру поверхности и скорость изменения ее в начальный момент приложения импульса. Второй импульс подают через период времени релаксации возмущения материала. Многократно повторяя импульсное воздействие, определяют скорость изменения температуры от времени. Долговечность определяют по зависимости T=-K^.Α^-1, где K - угловой коэффициент зависимости скорости изменения температуры от времени

K - константа, характеризующая критическое изменение плотности материала в результате необратимых структурных превращений под действием циклического нагружения. 2 ил.

Фаг. г

Фи.1