Способ определения усталостной поврежденности материала конструкции Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к области испытаний, а именно к способам определения усталостной поврежденности материала.

Целью изобретения является повышение точности на стадии накопления повреждений до образования трещины за счет повышения чувствительности показателя поврежденности к поврежденности.

На фиг. 1 показан объект испытания с образцами-свидетелями; на фиг.2 - участок образца-свидетеля, на который осуществлено воздействие; на фиг. 3 - зависимость от наработки отношения скорости разрушения к начальному значению.

Устройство для реализации способа представляет собой стандартную испытательную машину для циклического нагруже- ния со средствами регистрации нагрузки и параметров напряженно-деформированного состояния, снабженную средствами поверхностного разрушающего нагрева материалов и средствами измерения глубины поверхностного разрушения.

Способ реализуется следующим образом.

Циклическому нагружению подвергают образец 1, в зоне 2 наибольшей скорости накопления повреждений установлены датчики 3 напряжений. Вне зоны 2 расположены образцы-свидетели 4 с концентраторами такими, что максимальные напряжения в низ совпадают с максимальными напряжениями в зоне 2. Материал образцов-свидетелей совпадает с материалом образца в зоне 2. Для контроля одинаковости напряжений образца в зоне 2 и образцов-свидетелей на последних могут устанавливаться дополнительные датчики напряжений (на фиг.1-3 не показаны). По мере накопления повреждений в зоне 2 и таких же повреждеКЗ4D О

о

|

ний у образцов-свидетелей (нагружение может быть программным или случайным) осу- ществляют остановку циклического нагружения при одном и том же уровне напряжений (лучше всего - при максимальном в цикле, если нзгружение гармоническое), осуществляют одно и то же воздействие (т.е. воздействие одинаковой плотности мощности, длительности и т.д.) на очередной образец-свидетель и определяют глубину поверхностного разрушения в зоне 5, разделив которую на время воздействия, определяют скорость v(cr, Опр ), где (7 - напряжение, 7пр-предельное напряжение. Поскольку напряжение постоянно, а предельное напряжение уменьшается по мере накопления повреждений, скорость разрушения увеличивается. На фиг.2 глубина разрушения Д2 соответствует большей поврежденное™, чем глубина Л1. При увеличении уровня напряжения а чувствительность способа повышается. При гармоническом нагружении уровень напряжения можно без дополнительной поврежденное™ материала увеличивать до максимального напряжения в цикле. В результате строится зависимость скорости v, отнесенной к начальному значению VH в зависимости4 от наработки, что характеризует рост поврежденности материала.

Пример.

Нагружению подвергался образец органопластика при пульсирующем цикле на уровне напряжения 1,1 Oft на базе 100 тыс. циклов. Через каждые 10 тыс. циклов на очередной образец-свидетель из такого же органопластика осуществлялось воздействие излучением длительности 0,5 с при плотности мощности 300 Вт/кв. см при максимальном напряжении цикла. При втором воздействии (первое осуществлялось при нулевой наработке)скорость V/VH составила величину 1,2 и сохранила указанное значение при третьем и четвертом воздействиях, что соответствует равновесному участку процесса повреждений. При пятом и шестом воздействиях скорость V/VH составила значения соответственно 1,35 и 1,5. Разрушение имело место и при наработке 67 тыс. циклов (шестое воздействие осуществлялось при 65 тыс. циклов наработки). Таким образом, в представленном примере показатель поврежденности изменился на 50%, в то время как предельное напряжение уменьшилось всего на 11%.

Указанное обстоятельство позволяет сделать вывод о повышении точности заявленного способа по сравнению с прототипом.

Формула из обретения

1.Способ определения усталостной по- врожденности материала конструкции, заключающийся в том, что материал конструкции циклически нагружают и при разных уровнях наработки определяют изменение предельного напряжения относительно неповрежденного материала, по которому судят о поврежденности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при определении поврежденности полимерных материалов на стадии накопления повреждений, на каждом уровне наработки при равных значениях напряжений осуществляют поверхностное разрушение материала путем его поверхностного нагрева излучением и .определяют изменение

скорости поверхностного разрушения, по которому судят об изменении предельного напряжения.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что поверхностное разрушение осуществляют при максимальных значениях напряжений циклов.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что воздействие излучения осуществляют на образцы-свидетели с концентраторами, напряжения из материала конструкций, закрепляемые на конструкции вне ее зоны максимальной скорости накопления повреждений, а концентратор напряжений в каждом образце-свидетеле выполняют с коэффициентом концентрации, равным отношению напряжений в зоне максимальной скорости накопления повреждений и в зоне закрепления данного образца-свидетеля.

Г

/

Ь

Изобретение относится к механическим испытаниям, а именно к способам определения усталостной поврежденности матери- ала. Цель изобретения - повышение точности на стадии до образования трещины за счет повышения чувствительности показателя поврежденности к уровню поврежденности, а также повышение достоверности за счет снижения влияния поверх- ностного разрушения на процесс накопления повреждений. На образцы-свидетели, закрепленные на нагружаемом образце, осуществляют воздействие потоком излучения при одном уровне напряжения, но разных уровнях поврежденности при разных наработках. По изменению скорости поверхностного разрушения судят о накоплении повреждений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

4

J

X j

3г V

I

Фиг.1

«L

г J

Фиг, 1