Способ определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации Советский патент 1982 года по МПК G01N3/32 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОГО ПОВгеЖДЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ В ПТОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Изобретение относится к испытаниям материалов и элементов конструкций, а именно к способам определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации.

Известен способ определения усталостного повреждения конструкций, подверженных повторно-переменному нагружению, в котором к конструкции прикрепляют датчик напряженш и испытывают в лабораторных условиях при нагрузках, моделирующих эксплуатационные напряжения. Затем аналогичные сигналы с датчика регистрируют при эксплуатационном испытании и определяют переходный коэффициент для расчета сроков осмотров и ремонтов 1.

Недостатком этого способа является низкая точность определения усталостного повреждения в связи со сложностью учета нагружения одиотипных конструкций.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения усталостного повреждения конструкшт в процессе эксплуатации, заключающийся в том, что измеряют

напряжение в зоне наименьшей усталостной прочности конструкции и по результатам измерения судят о степени эталонного нагружения.

Перед началом нагруж«1ия к конструкции прикрепляют чувствительный элемент, имеющий усталостную прочиость на порядок ниже, чем прочность исследуемой ксиструкции. При эксплуатации в процессе нагружения фиксируют момент разрушения чувствительного элемента и

10 заменяют его новым. Затем вновь фиксируют момент разрзоиеция элемента и т. д. В каждый момент эксплз тации конструкции известно число разрушившихся к этому моменту чувствительных элементов.

15

На основании результатов стендовых или эксплуагащюнных испытаний устанавливают Зависимость числа разрушивщихся чувствительных элементов от числа циклов нагружения вплоть до разрушения конструкции. Эта зависи20мость является эталоном для сравнения.

Сроки профилактических осмотров и ремонтов определяют в результате сравнения числа разрушившихся элементов,работав1цих при экс38плуатации конструкции, со значением, определяемым по эталонной зависимости для момента разрушения конструкции. В качестве чувствительного элемента используют, например, полоски из металлической фольги, имеющей коэффициент линейного расширения одинаковый с материалом конструк ции. Известный способ позволяет отказаться от исчисления сроков осмотров и .ремонтов и учесть условия нагружения однотипных конструкций, работающих в различных ситуациях f 21 Недостатком известного способа является неучет влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала и низкая точность определения усталостного повреждения. Цель изобретения - повышение точности определения усталостного повреждения конструк ций в процессе эксплуатации путем учета влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала. Указанная цель достигается тем, что при проведении эталонного нагружения определяют траекторию движения усталостной трещины в : зоне наименьшей усталостной прочности, наи. более напряженное сечение в этой зоне, изменение напряжения в этом сечении в зависи- мости от числа циклов нагружения, а при эксплуатации конструкции измеряют изменение напряжения в наиболее напряженном - сечении в заданном интервале долговечносхи и по этому изменению судят о степени усталостного повреждения. Способ осуществляется следующим образом Для установления зоны наименьшей усталое тной прочности конструкции проводят испытан повторными нагружения ми до разрушения. По результатам испытания устанавливают опасную зону и траекторию движения усталостной трещины. На траектории движения трещины устанавливают датчики деформаций, по сигнала с которых вычисляют напряжение в рассматриваемом сечении и находят наиболее напряженное сечение в опасной зоне. Кроме того; в это сечении по результатам эталонных измерений устанавливают зависимость изменения этого напряжения от числа циклов нагружения через выбранный интервал ts.Y} вплоть до разрушения. При эксплуатации конструкции напряжение измеряют только в наиболее напря женном сечении. Для оценки усталостного повреждения провоят измерения двух значений напряжений G и ля значений циклов NI и N2, отличающихся а выбранный при эталонном испытании интерал Л.П . Затем вычисляют GT - G по эталонной зависимости отыскивают значение числа циклов N3, соответствующих такому изменению напряжения. Остаточная доловечность до разрушения определяется как азность между предельным числом циклов и значением N3. Предложенный способ позволяет повысить очность усталостной поврежденности и остаочной долговечности за счет учета влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала. Это достигается тем, что в качестве параметра при испытании выбрано изменение напряжения за заданный временной интервал нагружения, т. е. скорость, а не само напряжение. Форм ул а изобретения Способ определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации, заключающийся в том, что измеряют напряжение в зоне наименьшей усталостной прочности конструкции и по результатам измерения судят о степени: усталостного повреждения конструкции, сравнивая их с результатами эталонного нагружения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения путем учета влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала, при проведении эталонного нагружения определяют траекторию движеншс усталостной трещины в зоне наименьшей усталостной прочности, наиболее напряженное сечение в этой зоне, изменение напряжения в этом сечении в зависимости от числа циклов нагружения, а при эксплуатации конструкции измеряют изменение напряжения в наиболее напряженном сечении в заданном интервале долговечности и по этому изменению судят о степени усталостного повреждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 151852, кл. G 01 N 3/32, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР № 456188, кл. G 01 N 3/32, 1976 (прототип).