Способ определения амплитуды напряжений при нагружении деталей машин Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам усталостных испытаний деталей машин.

Цель изобретения - повышение точности при нерегулярных циклах нагружения детали.

Способ осуществляют следующим образом.

Закрепляют датчики деформаций интегрального типа на поверхности детали, которые способны в процессе циклического нагружения накапливать информацию о величине циклических напряжений, т.е. способны запоминать историю нагружения детали на которой они закреплены, осуществляют нагружение детали, определяют закон

ее нагружения, после появления реак- ции датчиков в процессе нагружения по числу параметров его закона периодически регистрируют величины указанных реакций и соответствующие им числа циклов нагружения.

Далее проводят тарировочные испытания датчиков по полученным тарировочным зависимостям амплитуд напряжений от числа N циклов нагружения. По тарировочным зависимостям N определяют параметры С;, Kj описывающих их уравнений (j Q N/

/cc0-aaG

К, где С-0 и G

модули сдвига материалов детали и датчиков соответственно для различных критериев Аг,...,А. реакций датчиков.

При равенстве критериев А, А,.«, AJ реакций датчиков, закрепленных на летали, тарировочным значениям полученным соответствующим им числам N,, NЈ, . . . ,N нагружения детали с помощью уравнений

° С rif(CTa.tf..2t....OdGq R

N.J

ГУ

м«н

C,Ge

-Gen,

I I

WIKC-„

v Г GV (СТа,. «,...,)dOa , i C;Ge-(TeG.

мии

где СГМйМ - предел чувствительности датчиков, т.е. та минимальная амплитуда напряжений, при которой наблюдается реакция датчиков; ддокс гредел прочности материала датчика,

определяют значения параметров , ЛУ2, , . . ,(Xj функцию f() распределения амплитуд напряжений, знало- iичную закону нагружения детали.

Пример. Определяли функцию (&д) распределения амплитуд няпря- жйчий (Ja в основании аубьев колеса бортового редуктора трактора в процессе его эксплуатации. Закон нагру ж-знин зубьев зависит от состояния лорог, режимов работы по нагрузке и скорости, квалификации водителя и т.д. Эксплуатация псгказелд, что роздействия носят случайный характер и подчиняются нормальному закону распределения.

Поскольку в процессе эксплуата- ции машины детали работают при упругой деформации, амплитуды циклических напряжений в основании зубьев будут меняться по тому же закону, что и нагрузка - нормальному закону распределения.

ч2

sCTa

(СГа-С

25ZCJQ

где О - математическое ожиданиеi SC70 дисперсия.

Функция f(Gq) содержит дв подлежащих определению параметра О, SCИспользовали медные гальванические датчики. В качестве критериев использовали различные значения А (

«, а

I

-

10

15

0

25

30

35

40

10% и Ai 60% относительной площади измененной структуры в процентах

А: - -100%, где S - суммарная 06(Ц

площадь зерен измененной структуры датчика,- SQ6UJ) - площадь поверхности датчика, на которой определяется 8ЦС

На основе тарировочных испытании строят зависимости на фиг,1. : кривая 1 построена по критерию А , а кривая 2 - по критерию Ад.

Определяют значения коэффициентов С и К. Для этого задаются координаты двух экспериментальных точек каждой из полученных кривых. , ,

Кривая 1 (Nj 3 108 тыс.; СГд, « 203 МПа, N( 400 тыс.,01. 164 МПа. (}}

Кривая 2 (N, - 200 тыс. 204 МПа; Nc 800 Tbic.;G( 168 MJIa.г

Для материала зубьев, т.е. для стали GQ - 82-10 МПа, а для материала датчика, т.е. для меди С„ - 46,4х к 10Э МПа вычисляют:

для кривой 1: С, 135,206, К - 0,548,

для кривой 2: С 146,5, К2 0,66,

В результате получили аналитические зависимости кривых 1 и 2:

для 1

62N

для 2

135,28200 -СГа. 4640 0,548 ,

( 1А7,6-8200 - Gfl 4640

0,66.

5

0

5

Датчики, аналогичные тарируемым, закрепляют во впадины зубчатого колеса, которое нагружают в составе бортового редуктора при нерегулярном режиме работы.

Испытания проводят до момента реакции датчика в виде критерия А л и определяют число N 10 циклов до .этого момента и продолжают испытания до момента реакции А и также определяют число N 2,15-10S до этого Момента.

. Составляют систему уравнений d . (Ср-О)

- -i-je

N:

s(Ta427r

л U а е

2S CTa

Г Г ГГ г &п KI

LlbO°AGrt ° )

JMHM

9

А/ И/ № М° № 600 700 М,тьм Фиг.

би

6uf

ба6 6a5

41 60з

V

V

Sfa)

Фиг. 2

Изобо- тение относится к испытательной техн.чке и позволяет при усталостных испытаниях определять функцию распределения амплитуд напряжений. Цель изобретения - повышение точности при нерегулярных циклах нагружения детали. По способу тарируют по выбранному параметру датчики интегрального типа. Аналогичные датчики закрепляют на испытуемой детали. Определяют по закону ее нагружения вид функции распределения амплитуд напряжений. Осуществляют нагружение детали и регистрируют реакции интегральных датчиков в процессе нагружения по числу неизвестных параметров функции распределения амплитуд напряжений и числу циклов до этих реакций, с помощью которых по тарировочным зависимостям определяют неизвестные параметры, а следовательно, искомую функцию. 2 ил. § (Л