Способ определения механических характеристик оболочки Советский патент 1992 года по МПК G01M5/00 

Изобретение относится к экспериментальной технике, в частности к способам исследования деформативности и прочности корпусов летательных аппаратов, преимущественно из композиционных материалов.

Известен способ определения в рамках единой программы испытаний комплекса механических характеристик омпозицион- ного материала оболочки, закрепленной на испытательной установке, и измерении деформаций в ее регулярной части.

По этому способу для опре деления модуля упругости к оболочке прикладывают осевую сжимающую нагрузку, затем для определения модуля сдвига прикладывают к ней крутящий момент.

Недостатком способа является повышенная трудоемкость процесса определения комплекса характеристик с применением нескольких испытательных устэ мств. Кроме того, при испытании на сжатие s-.зоб одимо проводить центрирование оОоло ки в испытательном устройстве

Цель изобретения -сокращение времени в энергоресурсов за ci ет одновременного определения значений модулей и сдвига при однократном нагружении и повышение точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет измерений максимальных значений деформаций.

Цель достигается тем, что силовое воздействие на оболочку осуществляют поперечной силой, проходящей через центр изгиба поперечного сечения, а относительXJ

4

Ю

,о

|О

ные деформации продольного удлинения и сдвига измеряют одновременно, при этом относительные деформации сдвига измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной вне плоскости приложения силы, а относительные деформации продольного удлинения - в точке на образующей, расположенной вне диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы. Для определения максимальных значений деформаций относительные деформации продольного удлинения измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной в плоскости приложения поперечной силы, а относительные деформации сдвига - s точке на образующей оболочки, расположенной в диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Оболочку 1 радиусом R и толщиной h консольно защемляют на одном конце, например в плите 2 испытательного стенда. На свободном конце прикладывают сосредоточенную поперечную силу Q посредством гидравлического силовозбудителя. На поверхности оболочки вне зон торцовых сечений располагают датчик 1 в направлении по образующей цилиндрической оболочки в плоскости приложения силы на расстоянии I от нагруженного торца, датчики 2 и 3 располагают на поверхности оболочки в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости приложения силы, на произвольном расстоянии от нагруженного торца под углом ±(р к образующей. Положительный эффект от такого расположения датчиков заключается в точности раздельного измерения продольных и сдвигающих деформаций, поскольку датчики оказываются расположенными в местах, где действуют максимальные нормальные и касательные напряжения. Рассчитывают модули

Q ,. Q

jrRh/

Е

Gxy -

ж R2 h Ј1

где Ј1 - относительные деформации, измеряемые датчиком 1;

у - относительные деформации сдвига, которые определяют по относительным деформациям Ј2 и Јз, измеряемые датчиками 2 и 3.

При °у , при р ±

., 2

±60°У(Ј2-Ј3)

Предлагаемый способ определения модулей композиционных материалов позволяет по сравнению с известным сократить время испытаний и энергозатраты. При

этом погрешность определения каждого модуля не больше, чем погрешность определения модулей в известном способе.

Способ может быть использован при определении характеристик анизотропного

материала оболочек (композиционного, металлического и др.), а также при сертифика- ционных испытаниях оболочечных конструкций на этапе отработки серийной технологии изготовления перспективных

летательных аппаратов.

Формула изобретения

1.Способ определения механических характеристик оболочки, преимущественно

из композиционного материала, заключающийся в силовом воздействии на свободный конец консольно закрепленной оболочки, измерении относительных деформаций продольного удлинения и сдвига оболочки и

определении значений модулей упругости и сдвига по известным соотношениям, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и энергоресурсов за счет определения значений модулей упругости и сдвига

при однократном нагружении, силовое воздействие осуществляют поперечной силой, проходящей через центр изгиба поперечного сечения, а относительные деформации продольного удлинения и сдвига измеряют

одновременно, при этом относительные деформации сдвига измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной вне плоскости приложения силы, а относительные деформации продольного удлинения в точке на образующей, расположенной вне диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет изменения максимальных значений деформаций, относительные деформации продольного удлинения измеряют в точке на образующей оболочки,

расположенной в плоскости приложения поперечной силы, а относительные деформации сдвига - в точке на образующей оболочки, расположенной в диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы.

Q

Изобретение относится к экспериментальной технике, в частности к способам исследования прочности корпусов летательных аппаратов, преимущественно из композиционных материалов. Цель изобретения - сокращение времени и энергоресурс за счет одновременного определения значений модулей упругости и сдвига при однократном нагружении и повышение точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет измерения максимальных значений деформаций. Цель достигается приложением к свободному концу консольно закрепленной оболочки поперечной силы Q, проходящей через центр изгиба поперечного сечения оболочки и одновременным измерением при этом нагружении датчика относительной деформации сдвига и датчиком относительной soe- формгции продольного удлинения. Размещение на образующей оболочке цэт- чика в плоскости силы Q и датчиков в плоскости, перпендикулярной направлению силы Q, где соответствующие деформации имеют максимальные значения, повышает точность определения модулей упругости и сдвига. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. С