Способ усталостных испытаний Советский патент 1992 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам усталостных испытаний, и можетбыть использовано, например, в авиации для определения виброакустической выносливости тонкостенных конструкций.

Известен способ испытаний на виброакустическую прочность, согласно которому обеспечивают совместное воздействие на конструкцию динамической и статической нагрузок в закрытых боксах попутно с испытанием двигателей. Настройка режима в этом случае заключается в подборе и назначении длительности и интенсивности возбуждения конструкции

Однако при этом снижается КПД из-за выделения значительной части энергии в окружающую среду, требуются защитные (от шума) сооружения При неадекватных источниках шума спектры и корреляция давлений обычно далеки от реальных.

Способ испытаний с использованием вибростенда позволяет воспроизвести достаточно разнообразное по спектру нагружение. Спектр при этом задают с помощью управляющей программы вибростенда, а уровень общей интенсивности нагрузки корректируют по результатам измерений переменных напряжений или виброускорений. В этом случае накладывается существенные ограничения по массе и габаритам испытуемых изделий. Корреляция нагрузок не учитывается, а сочетание динамического нагружения со статическим труднодостижимо ввиду необходимости вывешивания конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ испытаний на вибрсакустическую прочность

сл ел

ю

роводимый с наибольшим приближением реальным условиям акустического нагру- ения в камерах с воздушными модулятораи при сочетании со статическим и изкочастотным вибрационным нагружени- ми. При этом возбуждающий сигнал создают воздушной (или азотной) струей,, подаваемой в модулятор, основными элементами которого являются рупор и вибрирующий по программе клапан.

Недостатками указанного способа явяются далекая от реальных нагрузок протранственная корреляция давлений на поверхности конструкции, низкий КПД, ложность и дороговизна обязательного усовия осуществимости данного способа - наличия акустической камеры.

Цель изобретения - приближение условий испытаний к натурным путем обеспечения возможности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что производят статическое и виброакустическое нагружения обьекта испытаний, измерение и определение параметров его физического состояния. При этом статическое и виброакустическое нагружения производят одновременно, виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токовихревых им- пульсов, причем сначала производят предварительное нагружение, а затем по результатам измерений реализуют требуемые последовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса.

На фиг. 1 представлены примеры спектров мощности возбуждающих импульсов при разных параметрах колебательного контура генератора токовых импульсов, где пунктирной линией представлен образец спектральной плотности мощности пульсаций давления вблизи конструкции, полученной по данным эксперимента; на фиг. 2 - график пространственного распределения коэффициента взаимной корреляции пульсаций давления от струи реактивного двигателя на одной из преобладающих при колебаниях конструкции частот f.

При реализации такой корреляции базовый индуктор может быть размещен в определенной из натурного эксперимента точке максимального виброакустического нагружения. С этой точкой совмещается точка А указанного графика. Индукторы, действующие одновременно с базовым, размещаются в точках, расположенных вблизи максимумов графика (точки Б и В).

Если мощности этих индукторов недостаточно, их можно размещать также вблизи минимумов (точки Г и Д), причем индукторы в точках Г и Д включаются с временным сдвигом относительно базового на величину

времени Т -я-р.

Способ реализуют при усталостных испытаниях поворотного щитка, конструктив0 но выполненного из материала Д16 (тонкая листовая обшивка д 1 мм, максимальный размер отдельных клеток обшивки 300 х х150 мм, гнутые и фрезерованные подкрепляющие элементы), закрепленного как при

5 эксплуатации с одного края на оси и нагружаемого при этом статической и пульсирующей нагрузкой. По методике, проиллюстрированной на фиг. 1, подбирают спектр импульсов силы. В качестве возбуди0 телей используют малогабаритные индукторы (диаметр du 30 мм; индуктивность L 36 мкГн; число витков п 50), устанавливаемые на расстоянии Y 1-1,5 мм от поверхности щитка в районах пучностей

5 колебаний, общих для большинства тонов. Диаметр индуктора du (или связки индукторов) выбирают из условия du Ik, где Ik - интервал пространственной корреляции давлений на поверхности щитка (в пределах

0 которого коэффициент корреляции давлений/) (х) 0,5). Уровень нагрузки выбирают исходя из близости местного максимального значения силы Ленца Рмакс. действующей от индуктора на щиток, к максимуму давле5 ния Рмакс при эксплуатационных условиях (Рмакс -л: 1К /4 /РМакс, где Рмакс наибольшее значение пульсаций давления). Согласно известной зависимости 1 , 2 |U

2-1макс -,

0

Рмакс - тг 1макс

где 1Макс - наибольшее значение тока в импульсе;

Ц - эквивалентное значение индуктивности системы индуктор-конструкция. 5 |макс определяется напряжением заряда Кзар генератора токовых импульсов. Зависимости 1Макс (U3ap) И (f)

определяются экспериментально. Для обеспечения заданной пространственно-вре0 менной корреляции подбирают порядок подключения индукторов и корректируют местные Рмакс на основе измерения напряжений датчиками на испытуемом объекте и производят расчет на ЭВМ рассогласова5 ния требуемого и получающегося видов пространственно временного спектра S(t, rf Формула изобретения Способ усталостных испытаний,-заключающийся в статическом и виброакустиче-.

ском нагружении объекта испытаний, измерении и определении параметров его физического состояния, отличающи йсятем, что, с целью приближения условий испытаний к натурным путем обеспечения возможности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний,

статическое и виброакустическое нагруже- ния производят одновременно, при этом виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токових- ревых импульсов, причем сначала производят предварительное чагружение, а затем по результатам измерений реализуют требуемые по- следовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам усталостных испытаний изделий, и может быть использовано, например, в авиации для определения виброакустической выносливости тонкостенных конструкций. Цель - приближение условий испытаний к натурным путем обеспечения возможности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний Способ усталостных испытаний заключается в одновременном статическом и виброакустическом нагружении объекта испытаний, измерении и определении параметров его физического состояния, при этом виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токовихревых импульсов, причем сначалапроизводят предварительное нагружение, а затем по результатам измерений реализуют требуемые последовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса 2 ил.

& га

I /I

100мкф

V

Чйх

V V

200

400

спектры боздуждающш иппуаьсой спетр натурной нагрузка

100мкф ,Q0026c

200мКф-Лй 0,ОООЗбс

х

V VVV у

300 пкф}

tu otooo6c

BOOBOO

Фиг.1

1000

0,250,50,75tO

Пространственная корреляция, х (м)

Фиг. 2