Способ усталостных испытаний материалов конструкций Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к области механических испытаний, к способам уетэлбст- ных испытаний на высоких частотах нагружения. Известны способы испытания на высоких частотах нагружения, заключающиеся в том, что испытывают образцы при различных частотах н. гружёния и определяют изменение предела выносливости в зависимости от частоты нагружения.

Недостатком таких испытаний является их низкая информативность, поскольку они не предусматривают определение зависимостей кривых долговечности от уровня напряжений.

Наиболее близким к заявленному является способ испытания стальных образцов, при которых образцы нагружались на различных собственных частотах при различных уровнях напряжения и определялись зависимости долговечности от уровня напряжения при различных частотах колебаний.

Недостатком прототипа является его низкая достоверность при определении усталоетных характеристик материала композиционных оболочек, поскольку характеристики композиционных материалов в составе оболочки и плоского образца различаются суще- ственно вследствие невозможности изготовления по одной технологии оболо- чечной конструкции и образца из композиционного материала.

Целью способа является повышение достоверности при испытании оболочечных конструкций из композиционных Материалов за счет снижения погрешностей, связанных с разбросом свойств конструкции и образцов.

На фиг. 1 показана схема устройства для реализации способа: на фиг. 2 - схема нагружения образца.

XI

Ю

сь о

00

IV

Устройство для реализации способа содержит средства подвески (на иллюстрации не показаны) образца I в виде пояса цилиндрической оболочки, нагружатель импульсом давления в виде заряда 2 взрывчатого вещества со средствами 3 инерциации заряда, средства 4 регистрации деформирования во времени образца I, связанные с блоком 5 синхронизации, который связан со средствами 3 инициации заряда.. Блок 5 связаны с командным органом (пультом), с которого подается команда на подрыв заряда 2 и регистрации движения стенки образца 1.

Способ реализуется следующим образом. ;. - , . .

Из Цилиндрических оболочек разных радиусов с одинаковым отношением толщины к радиусу изготавливают пояса (кольца). Полученные пояса представляют собой образцы-кольца для нагружения импульсами внутреннего давления. Образцы подвешивают и помещают в геометрический центр образца шаровой заряд 2 взрывчатого вещества. Размеры заряда подбирают из условия на внутренней цилиндрической поверхности образца I требуемого импульса давления, что при известности свойств используемого взрывчатого вещества является известной задачей, решение которой широко известно в области физики взрыва. В момент взрыва блок 5 синхронизации включает средства 4 регистрации.деформирования во времени. Изменением мощности заряда 2 изменяют уровень напряженного состояния. Нзгружением образцов различного радиуса обеспечивают колебание образцов разного радиуса с различными частотами. Использование образцов с одинаковым отношением толщины к радиусу обеспечивают подобие напряженного состояния во всех образцах, что позволяет привести всё полученные усталостные кривые к одному виду напряженного состояния, В результате нагружения образцов разного радиуса при разных уровнях напряжения появляется возможность определения зависимости кривых долговечности или иных характеристик усталости (например, развития пластической деформации, площади петли гистерезиса, характеристик демпфирования и др.) от частоты нагружения. Нагружению подвергались образцы из стеклопластика (ППН+ЭДТ-10) радиусом 6. 12, 24 и 50 см при отношении толщины к

радиусу 1/50. В результате нагружения частоты нагружения составили соответственно: 88,44, 21 и 10 кГц, Результатом нагружения были зависимости усталостных характеристик .от частоты нагружения. При нагружении до разрушения одним импульсом предельные деформационные характеристики составили соответственно 2,7, 2,4, 2,3 и 2.2%. При нагружении в среднем 10 циклами предельные характеристики составили соответственно 2,3. 2.1. 2,0., 1,9%. При нагружении большим числом циклов (порядка 100) был обнаружен эффект смещения максимальной предельной характеристики от частоты 88 к 44 кГц, связанный,

по-видимому, с разогревом материала и температурном снижении предельных характеристик в зоне максимальной конструкции усталостной поврёжденностй.

Таким образом, заявленный способ позволяет получить зависимость усталостных кривых от частоты нагружения. Поскольку в заявленном способе нагружению подвергают замкнутые кольцевые образцы, то их фи зико-механические характеристики можно

приблизить к характеристикам оболочечной конструкции с погрешностью порядка

5-10%, а плоские образцы не позволяют

приблизить усталостные свойства композиционного слоистого материала лучше, чем с

погрешностью 40-50%, предлагаемый способ позволяет получить более достоверные (отличающиеся с погрешностью в 5-10 раз меньшей от характеристик оболочечной конструкции) усталостные характеристики, чем

прототип, т.е. существенно повысить достоверность определяемых характеристик.

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам усталоетных испытаний на высоких частотах нзгружения. Цель изобретения - повышение достоверности при испытании оболочечных конструкций из композиционных материалов за счет снижения погрешностей, связанных с разбросом свойств конструкции и образцов. Пояса, вырезанные из цилиндрической оболочки с одинаковым отношением толщины к радиусу, подвергают импульсу давления по внутренней цилиндрической поверхности поясов. Различие частот нагружения обеспечивают нагруженном поясов разных радиусов, а различие уровней нагружения обеспечивают различием Мощности используемых для нагружения зарядов взрывчатого вещества. Определяют при разных частотах нагружения зависимости долговечности от уровня нагружения. 2 ил.

Формула изобретения. Способ усталостных испытаний материалов конструкций, заключающийся в том, что в образцах материала возбуждают колебания на собственных частотах и определяют зависимость долговечности от уровня напряжения при разных частотах колебаний, по которой судят об усталостной характеристике конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности

при испытании оболоченных конструкций из композитных материалов за счет снижения погрешностей, связанных с разбросом свойств образцов и конструкции, используют образцы в виде колец разных радиусов с одинаковым отношением их толщины и радиуса, а возбуждение колебаний осуществи ляют путем приложения к внутренним поверхностям соответствующих колец импульсов давления разной величины.

.2