Способ определения внутренних напряжений Советский патент 1984 года по МПК G01B5/30 

Изооретение относится к изт ери-тельной технике. Известен способ определения: внутренних ргэпряженкй, заключающийся в TOMj чти нагружают нсс;ледуемьй объек высверливают цилиндрическое отверсти H3h4epHio: деформацию поверзсности., заТе ; вые B pjiHxaioT кольцевое отверсгтзе 5;;oajCi:aji;oiW8 цилиндnичecкo fy вновь измеряют деформациюJ сравнивак т полу ченные значения и по результатам сравнгиня судят о BuyrpeiniHx капряжент-шх I 1 J. 1;едоста1кам1 д,ан 1о:го способа являются сравнительно низкая точность 1;вязаиная с тег-ч что пьюверлиЕ.апие гсоалспалыьос .пиидри геского и кольц :1юго отверстий затрагивает больший ooiiGM маГЁфиалл, чем, например одко гп кольцевого отверстия 5 н вь-сокая трудоемкость за счет необходимости сверления двух коаксиальных отверсти Наиболее близким к изобретению rio чвхнической су дностк и достигаемому иолож1ггел:ьномз эффекту является спос об опре;:1;елекия внутренних напряже1-1И яг;:-;;-; о1а:о:чг.йся Б тон, что на исследуе мый участок поверх5 ости наклеивают тек г;одатч :сн „ в исследуемом об7;2;сте tbipasaioT участок поверхности р:чгчстри(1}1от деформации на :--мрезя н-чоь; у -1ксгке;, по которой суцят :;: Б лутренних напряжениях 2 j. г1едостатком данного способа являются соачннтельнс низкая точность,, связанкая с теМ;, Чго этим способом решается /олько плоско-напряженное состояние и не может быть определенд вел1;чика третьей комюяенты деформачий (и напряжений)„ нацравлеиюй пер пендикулярно к поверхности исследуемого объекта .Способ не позволяет из мерять напряжения при кручении. Изме рение деформации (и напряжений) в объемах исследуемого объекта, расположсннык на различной глубине от поверхкости;. возможно только при определенкч: : предельньк соотношениях диа метра. Бь;резанного участка и глубины щели (яри этом для определения дефор маций внутренних об 5емов по показаниям тензодатчиков5 размещенньж на торцевой поверхности вырезанногоучастка применяют полученные экспериментальг;о градуировочные зависимос ти, вносящие дополнительные norpeniности). Применение тензодатчиков существенно ограничивает возможность измерения деформации малых объемов на участках зкачиге,г11) градиек-:-ов напряжений; а также при гговышенных темдтературах что таюке снижает точностьЦелью изобретения является повышение точности измерений. Эта цель достигается тем, что деформацию регистрируют по перемещению торца вырезанного у-астка. Способ иллюстрируется чертежами, В исследуемом объекте 1 вырезают у- астки 2-4, На их торцах предварительно нанесены риски 5. Измепемия проводятся с помог;,ью прибора 6. Способ осуществляется следую11|;им образом iia исследуемон участке 2(3,4) нанос.ят -тонкие риски 5„ например, с помо дыо алмазных игл либо другим способом обозначают 1 ачальные координаты о-гсчета неремеи1ений будущего торца вырезаемого участка 2(3,4)5 а затем с применением электроэррозионной или других видов обработки на заданную глубину в заданных направлениях прорезают кольцевые или призма-тические отверстия, отделяющие от основного массива объекта 1 участки 2j3 или -i ,, вocнpинимaюш ie деформации материала и преобразую 1;ие их в перемещения собственных торцон. по которьп-.-i по известньм формула:-; вычисляют вну- ренние напряжения. На показан простсйшш случай, когда в результате высверливания кольцевого отверс ия торец вырезанного участка 2, первоначально имевшего высоту .п , перемещается вдоль координаты Z 5 на величину лZ, При одноосном напряженном состоянии перемещение dZ на базе f, определяет напряжение, действуюп.ее в ма териале в направлении оси Z , На фиг, 2 и 3 показан случай, когда торец вьфезанного участка 2 перемещается в направлении оси Z и наклоняе-тся на угол СС , нричем риски 5 на торце смг даются относительно своих первоначальных координат X и Y па величину ii X и лУ В зтом случае имеегг место градиент напряжений по вырезанному участку 2 и напряжения могут быть вычислены по известньям зависимостям сопротивления материалов и теории упругости. На приведен случай, когда торе:ц образованного вьгсверливанием кольцевого отверстия нод действием напряжений кручения поворачивается вокруг оси Z на угол oij, , что может быть определено по относительному сме щению рисок 5. На фиг,5 показан случай измерения деформации внутреннего объема материала 1 на базе, определяемой разностью высот вырезанных участков 2 и 3 с помощью прибора 6. На фиг.6 показан случай применения способа для определения трехосного состояния объекта 1 зоны сварного шва. При этом предполагается, что имеются условия для вырезания участков 2,3 и 4 в направлениях осей, определяемых главными напряжениями (э и 6 в прямоугольной системе коор динат,. Для измерения величин (э , 6 и 63 в объеме металла вырезают участки 2,3 и 4 с исходными базами , 1 , при этом определяют перемещения торцов участков 2,3 и 4 - Л1, л 2 и ЛЗ, по которым вычисляют относительные деформации , i ЕЗ -° ответствующих направлениях осей X , Y и Z о По известным соотношениям теории упругости определяют главные напряжения d , ( з На фиг,7-11 показан случай определения объемного напряженного состояни в слоях, определяемых глубинами Ъ Ь |... , Ь | для случая, когда доступ к внутренним объемам материала исследуемой детали возможен только с одной поверхности (например Х- Y ), На фиг,6 на выбранном участке по верхности исследуемого тела рисками 5 обозначают базу измерения деформаций в выбранном направлении оси X . Направление оси Z определяют ориента цией вырезанных участков 3 и 4, На фиг,8 показано прорезание приз матической замкнутой по периметру ще ли глубиной fi , в результате чего образуется призматический участок в виде выступа, В результате освобожде ния этого участка риски, нанесенные на его поверхности, смещаются относительно первоначального положения 14 на величину л Х а. торец выступа по оси Z смещается на величину Л R,, Величины /аХ и dti определяют величины деформации по осям X и Z., для слоя Ь и могут быть использованы для расчета напряжений. На фиг.9 показана первая стадия операции удаления участка 2 для последующего измерения напряжений в слое lij Для этого в образце 1 прорезают щели, в результате чего образуется измененный участок 2, участки 3 и 4 после прорезки этих щелей вследствие своей упругости вьтрямятся и займут первоначальное -положение по оси X , определяемой базой Б , На фиг,10 показана стадия, когда участок 2 удален и подготовлены условия для измерения напряжений в слое 1i2 . На фиг,11 показано положение, когда прорезаны новые щели на глубину li -ь Ь и торцы участков 3 и 4 переместились по оси X на Л Х , а по оси Z - на , По величинам ЛХ и u1i2 могут быть определены напряжения в слое Vi , При этом в расчете берут .ДХ с поправкой, учитывающей угловое перемещение участков 3 и 4 после повторной прорезки щелей. На фиг,12 показано положение участков 3 и 4 после удаления участка 2 для измерений напряжений в более глубоких слоях, На фиг,13 и 14 показан вариант прорезки щели, когда образуется участок 3 в форме призматического флажка, освобожденного от основной массы исследуемого объекта 1 с трех сторон, в остальном последовательность операций аналогична вьшеописанной. Изобретение позволяет повысить точность определения внутренних напряжений путем уменьшения размеров вьфезаемых участков (в связи с исключением операции наклейки тензодатчиков) и за счет более точного измерения деформации по перемещению торцов вьфезаемых участков.

j

,

/ -- h. (,-

у/7/, -Ч

J/7 r --7 y //У// z.(/.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в том, что в исследуемом объекте вырезают участок поверхности и регистрируют деформацию на вырезанном участке, по которой судят о внутренних напряжениях, отличающийся тем, что, с целью повьЕиения точности измерений, деформацию регистрируют по перемещению торца вырезанного участка.I

.б

Фиг.

.

4r i л

i.7

,-0i/e.

%2.3