Способ оценки остаточного ресурса конструкции Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Йзобретение относится к механическим испытаниям, к способам оценки остаточного ресурса конструкции.

Цель изобретения - повышение точности за счет исключения погрешностей, связанных с необходимостью определения напряженного состояния в конструкции и нагружения разных образцов для определения поврежденности и ее предельного значения.

Устройство для реализации способа представляет собой испытательную машину для циклического нагружения конструкции и образцов.

Способ реализуется следующим образом.

Используют датчики деформаций интегрального типа, которые закрепляют на испытываемой конструкции после наработки ею в условиях эксплуатации известного числа циклов нагружения N,.. Затем испытания продолжают при тех же условиях нагружения в течение определенного числа циклов Ng, достаточного для появления реакции на датчиках, и регистрируют величину этой реакции R«. Показания датчиков служат характеристикой накопления поврек- денности в материале конструкции или образца.

На втором этапе реализации способа осуществляют испытания экспериментальных образцов, которые изготавливают из материала и по технологии исследуемой конструкции. До начала испытаний на рабочей поверхности образцов закрепляют первую группу датчиков, аналогичных тем, которые

05 СП

ел

используют при испытании конструкции. Образцы испытывают при различных, но постоянных в процессе нагружения амплитудах напряжений (JQB течение Nw циклов нагружения. После этого на каждый из испытываемых образцов закрепляют вторую группу датчиков и продолжают их испытания при тех же амплитудах напряжения (что и до закрепления датчиков второй группы, в течение того же числа циклов нагру- ж;ения No, что и конструкцию с закрепленными датчиками. После этого регистрируют величину реакции датчиков второй группы на каждом из испытываемых образцов и выявляют тот из них, На котором датчики второй группы имеют такую же реакцию R«, что и на датчиках, применявшихся при испытании исследуемой конструкции. Это свидетельствует о том, что в процессе Испытаний на поверхности этого образца возникают такие же напряжения ( , что и на исследуемой конструк-

ЦИИ.

Однако для осуществления предлагаемого способа нет необходимости определять численное значение этого напряжения. Кроме того, на выявленном таким образом образце регистрируют Показание R датчиков первой группы Которые подвергались испытанию вместе q образцом в течение (NH+N«) числа циклов нагружения.

На завершающем этапе реализации гредлагаемого способа данный образец продолжают испытывать при той же ам- гуштуде напряжений ( Д° появления В нем микротрещин,после чего фиксируют число циклов N до этого момента И показания R датчиков первой группы Оценку остаточного ресурса конструкции осуществляют на основании полученных значений N, R9 и R.

Количество циклов до исчерпания остаточного ресурса вычисляют как разность (NM+Nrt). В относительных единицах остаточный ресурс оце- нивают по величинам K()/N или .

Реализацию предлагаемого способа осуществляют в процессе стендовых испытаний зубчатых колес, изготовленных из стали 45 с параметрами Z Z2 «30, мм, , мм. Испы- Тания проводят при действии постоянного момента в течение тыс. циклов. Затем во впадины зубьев обо

5

0

5

5 0

5

0

5

0

их колес наклеивают датчики, изготовленные из медной фольги. Испытания продолжают до момента появления реакции датчиков тыс. циклов регистрируют величину этой реакции, в качестве количественной характеристики реакции датчиков используют относительную площадь измененной структуры. В данном случае она составляет Ц-12%.

Далее на образцы (5 шт.), изготовленные из той же партии стали 45, что и исследуемые зубчатые колеса, наклеивают датчики первой группы из той же фольги, что и датчики на зубчатых колесах. Образцы испытывают при различных, но постоянных в процессе нагружения амплитудах напряжений: СГ- - первый образец; Gq,- второй образец; ( третий образец; Оа4- четвертый образец; пятый образец в течение тыс. циклов нагружения. После этого на образцы наклеивают датчики второй группы и испытания продолжаются в течение тыс. циклов нагружения.

Анализ реакции датчиков второй группы показывает, что реакция датV

чика, соответствующая , имеет место на третьем образце. На этом образце регистрируются также показания датчиков первой группы R 20%. На завершающем этапе образец 3 испытывают при той же амплитуде напряжений (Гд.до появления микротрещин, фиксируют число циклов до этого момента тыс. цшошв и показания датчиков первой группы . Количество циклов до исчерпания остаточного ресурса конструкции - --(700+150) 3015 тысяч циклов, в относительных единицах К Ј 0,22;

S« f° 0,22.

В сравнении с известными предлагаемый способ оценки ресурса конструкции обеспечивает повышение точности получаемых результатов. Это преимущество достигается за счет использования одного и того же образца как в процессе тарировочных, так и ресурсных испытаний,что исключает влияние индивидуальных особенностей (шероховатость, несовершенство структуры, микроструктуры и т.п.) образцов, использующихся в одном и другом случаях, на показания датчиков.

516

Формула изобретения

Способ оценки остаточного ресурса конструкции, заключающийся в том, что конструкцию, подвергнутую предва- рительно циклической эксплуатационной нагрузке, циклически нагружают конструкцию испытательной нагрузкой, равной эксплуатационной, определяют приращение значения характеристики поврежденности, нагружают с учетом приращения поврежденности конструкции партию образцов из материала конструкции до разрушения и определяют значение характеристики поврежденности за суммарное число циклов эксплуатационного и испытательного нагруже- ний конструкции и предельное значение характеристики поврежденности,

0

5

1516

по отношению которых судят об оста- точном ресурсе конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения погрешностей, связанных с необходимостью определения напряженного состояния в конструкции и нагружения разных образцов для определения поврежденности и ее предельного значения, нагружение образцов осуществляют при разных уровнях циклической нагрузки, а для определения отношения значения характеристики поврежденности к предельному значению используют приращение, характеристики поврежденности которого за число циклов испытательного нагружения совпадают с соответствующим приращением характеристики поврежденности конструкции.

Изобретение относится к механическим испытаниям. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения погрешностей, связанных с необходимостью определения напряженного состояния в конструкции и нагружения разных образцов для определения поврежденности и ее предельного значения. На конструкции после предварительной обработки закрепляют датчики поврежденности и определяют их показания после дополнительной наработки. На образцах из материала конструкции закрепляют датчики до нагружения и после предварительной наработки и нагружают их при разных нагрузках. Характеристики поврежденности и предельную поврежденность определяют на образце, на котором за дополнительную наработку поврежденность совпала с соответствующей поврежденностью конструкции. (Л