Способ усталостных испытаний материала конструкции при случайном циклическом нагружении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение касается испытаний.

Цель изобретения - повышение точности способа при испытании на высоких час- то тах путем обеспечения одинаковых условий тепловидения в условиях нагруже- ния и нагружения при испытании.

« Цель достигается тем, что определяют температурный режим в зоне разрушения,- исключение циклов осуществляют с учетом зависимости характеристики материала от температуры в момент эксплуатационного нагружения данным циклом, дополнительно нагружают образец гармонической нагрузкой, амплитуда которой ниже предела выносливости на данной частоте, и обеспечивают соответствие температуры в условиях эксплуатации и испытания при каждой пэре соответствующих циклов путем изменения амплитуды дополнительной гармонической нагрузки.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - графически эксплуатационная нагрузка и температура; на фиг 3 - графически нагрузка и температура при испытании

Устройство для реализации способа представляет собой нагружатель 1 позволяющий нагружать образец 2 по заданной программе, программный задатчик 3, свя зэнный с ним блок 4 сравнения, связанный с последним управляющий орган 5, задаю щий через нагружатель 1 нагрузку на образец, связанные с блоком сравнения датчик 6 температуры, датчик 7 деформации и датчик 8 нагрузки, орган 9 управления амппи тудой гармонической нагрузки.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На конструкции в условиях эксплуатации в зоне наибольшей скорости накопления усталостной поврежденности определяют зависимости 10 и 11 сответст- венно напряжения и температуры от времени, которые закладывают в программный задатчик 3. В зоне наивысшей скорости накопления поврежденности в образце устанавливают датчик 6 температуры и датчик 7

сл

С

iOO

ю о

|0 N3

О

деформации. Блок 4 в процессе нагружения образца 2 исключает из нагружения циклы, не повреждающие материал, для чего в блок 4 закладывают предварительно полученные зависимости от температуры и наработки предельных усталостных характеристик. Для поддержания температурного режима в блок 4 через орган 9 управляет амплитудой гармонической нагрузки 13 в режиме обратной связи от датчика 6, управляя температурной зависимостью 14. В результате испытания согласно данному способу партии образцов при разных наработках можно построить кривую остаточной прочности конструкции от эксплуатационной наработки, проведены ускоренные испытания нагрузкой 15.

.Пример. Испытанию подвергалась партия образцов стеклопластика (ППН + ЭДТ-10). Эксплуатационное нагружение носило случайный характер с характеристиками: средний уровень нагрузки соответствовал 0,9 OR при нормальных условиях на базе 1 млн. циклов, среднее квадратичное отклонение соответствовало 0.2 OR, примерно 70% циклов, согласно прототипу, отсекалось, как не привносящие дополнительной поврежденное™. При испытании, согласно прототипу, остаточная прочность образцов уменьшилась при наработке, соответствующей 1 млн. циклов в условиях эксплуатации, на 7%, При испытании, согласно заявленному способу, было обнаружено, что в условиях эксплуатации материал разогревался примерно на 60 К, в то время, как при испытании, согласно прототипу, материал разогревался примерно на 10 К. Дополнительный разогрев был получен дополнительным нагружением на частоте 100 Гц при амплитуде, соответствующей 0,05 OR. При этом около 10% циклов дополнительно вошло в испытательное нагружение, поскольку при температуре разогрева их повреждающим действием нельзя было пренебречь. В результате остаточная

прочность образцов после указанной наработки уменьшилась на 11%, что указыввает на более быстрый процесс накопления повреждений. Проведение полномасштабного

эксперимента показало, что остаточная прочность снижается примерно на 12%, т.е. погрешность в определении характеристики поврежденнорти уменьшилась с 40 до 9%, т.е. 6 5 раз. Таким образом, предлагаемыи способ позволяет повысить точность и достоверность результата, уменьшив погрешность в 5 раз.

Формула изобретения

Способ усталостных испытаний материала конструкции при случайном циклическом нагружении, заключающийся в том, что определяют эксплуатационную зависимость изменения напряжения по времени в

зоне наибольшей скорости накопления повреждения конструкции, определяют циклы эксплуатационной нагрузки с уровнем ниже уровня поврежденности конструкции и нагружают образец материала конструкции

нагрузкой, из которой исключают указанные циклы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при высокочастотном гармоническом нагружении путем снижения погрешностей, связанных с разностью тепловых процессов, обусловленных эксплуатационными и испытательными нагрузками, определяют зависимость по времени температуры конструкции в условиях эксплуатации в месте наибольшей скорости накопления повреждений, определение циклов эксплуатационной нагрузки с уровнем ниже эксплуатационного уровня поврежденности осуществляют с учетом указанной зависимости, а при нагружении в образце поддерживают температуру, равную температуре конструкции в условиях эксплуатационной нагрузки, путем приложения к нему дополнительной гармонической нагрузки с изменяемой амплитудой.

UZ.f.

Изобретение касается механических испытаний м относится к способам усталостных испытаний при случайных нагрузках. Цель предлагаемого изобретения - повышение точности способа и прочности результата при нагружении на высоких частотах. Определяют нагрузку и температуру в условиях эксплуатации и исключают из нагрузки циклы ниже уровня повреждаемости. При нагружении этой нагрузкой образец дополнительно нагружают гармонической нагрузкой ниже уровня повреждаемости до достижения температуры образца соответствующего эксплуатационного значения. 3 ил

иг. 2.

Фиг, J.