Способ оценки поврежденности конструкций при случайном эксплуатационном нагружении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам усталостных испытаний при случайном нагружении,

Целью изобретения является повышение достоверности испытаний конструкции из полимерных композиционных материалов за счет обеспечения моделирования процесса саморазогрева материала.

На фиг. 1 показана схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - предельная плоская диаграмма напряжений; на фиг. 3 - пример изменения статической нагрузки F с изменением температуры Т.

Устройство для реализации способа содержит нагружатель пульсирующим давлением Р (не показан) трубчатой модели 1 с датчиком 2 давления, нагружатель 3 статической осевой нагрузкой F с датчиком обрат- ной связи (не показан) программный элемент 4, управляющий блок 5, связанный с элементом 4. датчиком 2 и датчиком 6

температуры, и связанные с блоком 5 и на- гружателем 3 с датчиком обратной связи управляющие органы 7.

Способ реализуется следующим образом.

Определяют в процессе эксплуатационного нагружения конструкции характеристики нагрузки, по которым задают эквивалентный уровень пульсирующего давления, и зависимость от времени температуры, которую закладывают в программный элемент 4. В процессе циклического нагружения управляющий блок 5, которым может быть управляющая ЭВМ, сравнивает текущее значение температуры с программным и, с учетом уровня и частоты пульсирующего давления изменяет уровень статической нагрузки. Для обеспечения данного процесса предварительно проводят соответствующие тарировочные испытания и полученные зависимости

00

ю VI

3

ND

температуры от пульсирующего давления и статической нагрузки закладывают в программное обеспечение управляющего блока 5. Таким образом обеспечивается моделирование не только напряженного состояния, но и температурного режима, что повышает достоверность полученных характеристик, например, зависимости от наработки остаточной несущей способности образцов. Для этого нагружают одинаковой нагрузкой партию образцов и разрушают их внутренним давлением по мере достижения заданных чисел циклов наработки.

Сущность заявленного способа состоит в следующем.

Пусть от- уровень циклического растягивающего окружного напряжения, a 7i- осевое напряжение, кривая 8 - предельная кривая, соответствующая разрушению трубчатой модели. При постоянном уровне обточки 9-11) соответствующие предельные значения на кривой 8 (точки 12-14) определяют различный уровень запаса прочности при простом нагружении, соответствующем данному виду напряженного состояния. В результате этого при сохранении уровня напряженного состояния в цикле моделируется температурный режим сэморазогревэ, в результате чего повышается достоверность способа.

Пример. Определялся ресурс стекло- пластикового контейнера диаметром 2 м при действии пульсирующего давления, среднее значение 1,1 предела выносливости при среднеквадратичном отклонении; 0,2 предела выносливости. Пересчитанный согласно прототипу эквивалентный гармонический уровень примерно 1,2 предел выносливости. Испытанию подвергались трубчатые модели диаметром 240 мм. Разог рев модели (ППН ЭДТ ) без управления статической нагрузкой составил 18 К, в то

0

5

0

5

0

5

время, как при испытании контейнера зафиксирован уровень разогрева 28 К, что было скомпенсировано сжимающим осевым напряжением 0,15 предела выносливости. В результате получены следующие результаты. Предельное число циклов, согласно предложенному способу, составило около 31 тыс. циклов, а согласно прототипу 39,5 тыс. циклов. Натурные испытания позволили оценить достоверность полученных результатов - предельное число циклов составило 32,5 тыс. циклов, т.е. погрешность согласно предложенному способу снизилась при определении в 5 раз.

Таким образом, предложенный способ позволил повысить достоверность результата.

Формула изобретения Способ оценки поврежденности конструкций при случайном эксплуатационном нагружении, заключающийся в том, что определяют характеристики эксплуатационной нагрузки конструкции, нагружают модель конструкции эквивалентной гармонической нагрузкой и определяют накопление ее поврежденности, по которому судят о поврежденности конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности при испытании конструкции из полимерных композитов путем учета влияния саморазогрева конструкции при нагружении конструкции, определяют зависимость температуры ее саморазогрева от времени, при нагружении модели изменяют ее температуру по указанной зависимости путем приложения к ней переменной статической нагрузки таким образом, что возникающие от нее нормальные напряжения перпендикулярны максимальному главному напряжению от гармонической нагрузки.

Фиг. /

.

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам усталостных испытаний при случайном нагружении. Цель: повышение достоверности испытаний конструкций из полимерных композиционных материалов за счет обеспечения моделирования процесса саморазогрева материала. Модель конструкции нагружают эквивалентной эксплуатационной гармонической нагрузкой и нагружают статически в перпендикулярном направлении, Изменением статической нагрузки обеспечивают совпадение закона изменения температуры с эквивалентным изменением. 3 ил.