Способ определения коэффициента концентрации напряжений в металлических деталях Советский патент 1982 года по МПК G01B5/30 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к способам измерения коэффициентов концентрации напряжений в деталях.

Известен способ определения напряжений, который может быть использован для определения коэффициента концентрации напряжений, заключающийся в том, что на исследуемую деталь устанавливают тензодатчик, образуют дифференциальную термопару между тензодатчиком и соединенными проводниками, выполненными из материалов иных, чем материал тензодатчика, с помощью которых тензодатчик включают в мостовую схему, питание которой осуществляют импульсным источником питания, снимают сигнал с мостовой схемы при наличии или отсутствии питания и по их разности определяют напряжения, на основании величин которых для различных зон детали судят о коэффициенте концентрации напряжений 1.

Недостатком данного способа является его низкая точность, связанная с необходимостью установки тензодатчиков в контролируемых зонах детали, а также необДЕТАЛЯХ

ходимостью пересчета в напряжение деформации, определяемой с помощью тензодатчиков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ определения коэффициента концентрации напряжений в металлических деталях, заключающийся в том, что образуют дифференциальную термопару между исследуемой деталью и проводниками из другого материала, нагружают

10 исследуемую деталь статической нагрузкой, измеряют величину термоэлектродвижущей силы термопары и по ней строят диаграмму истинных напряжений, основанную на тепловой составляющей рассеяния энергии в

15 образце, и по диаграмме судят о коэффициенте концентрации напряжений 2.

Недостатком этого способа является сравнительно низкая точность, связанная с тем, что на результатах измерений сказываются колебания температуры по длине детали, нелинейность и разброс зависимостей приращений температуры образца от напряжений и термоэлектродвижущей силы дифференциальной термопары от температуры, а также с тем, что надежное определение коэффициента концентрации цан})жений возможно только при цик.чическом нагружении.

Цель изобретения повьинение гочноети.

Указанная .цель достигается тем, что находят зоны детали с наибольшими и номинальными для условий работ1)1 детали нацряжениями и без нанряжений, нервый из проводников дифференциальной термопары размещают в зоне наибольших напряжений детали, второй - в зоне без нанряжений, и образуют донолнительную дифференциальную термопару между деталью и проводниками, один из которых размещают в зоне номинальных напряжений, другой - в зоне без напряжений, нагружают деталь циклической нагрузкой, измеряют величины термоэлектродвижущих сил термопар и по их отношению судят о коэффициенте концентрации напряжений.

На чертеже показан приме) осуществления способа определения коэффициента концентрации напряжений в мета;1лических деталях.

Исследуемую деталь 1 с ко;11 цевой выточкой 2 нагружают знакопе)еменными, симметрическими изг ибающими наг)узками т, а в зонах 3 номинальных нанряжений. в зоне 4 максимальных напряжений, и и зоне 5 без напряжений на детал1 устанан ливают проводники 6 -8 соответстнен1К). В цепь дифференциальной термопар1)1, образуемой деталью 1 и проводниками 6 и 8. включен гальванометр 9,. а н щм1ь ди{)с)еренциальной термопар;;, об)азуе.мой деталью 1 и проводниками 7 и 8, |1КЛ10чен гальванометр 10.

Способ определения коэффи 1иента концентрации напряжений в мета/кчических деталях осуществляется следующим образом.

Исследуются деталь п,или11д)ическ()й формы сечение 15 .мм и дета,ль такой же формы и того же сечения, FIO с концентратором-кольцевой выточкой сечением 12 мм изготовленные из стали ЗОХГСА. 170 кг/м.м, 6., 70 кг/мм. Находят известны.ми сгюсобами зону 3 с номипа.ль ными напряжениями, зону 4 с максимал1) напряжения.ми и зону 5 без напряжений для детали 1 и образуют дифференциальные термопары, подсоединяя к указанным зонам, соответственно, прОЕЮДники б 8 из другого .материала, че.м материал дета.1и. Далее включают в цець дифференциа.чыюй термопары из проводников 6 и 8 и детали 1 гальванометр 9, а в цепь дифференциальной термопары из проводников 7 и 8 и детали 1 - гальванометр 10 и нагружают деталь 1 изгибными напряжениями, уровень которых при испытании для цилиндрической

детали лс{ 1-65 6-1, для детали с концентратором бисп .98 6-1. С помощью гальванометров 9 и 10 (типа М195) снимают данные по изменению значений термоэлектродвижущих сил EI и Еу (с перKoii и со второй термопар) при увеличении чис.-;а циклов, представленные в табл. 1.

Т а б Л

и ц а

№

Е|, мкВ 13,0 16,0 26,5 28,5

2,84,7 5,0

Е,, .мкВ

5,75,65,7

5.6

Е,/Е,

Значения отношения Mi/Hj с учетом принятых уровней , дают для образца с К();1ьцев(ж )1точкой величины коэффициен|а кошцнтрации н дианазоне 4,66 4,75.

1|)имсьение предлагаемого изобретения повышает точность способа определения к()Э()фицие1гга концентрации нанряжений за счет обеспечения (--озможности определения ука анной ве.личины без разрушения детали в npoi;ecce ее эксплуатации, а также за CieT за.мены абсолютных измерений термоз.Кктродвижущей силы, т. е. рассеяния энер;-ии н образце при нагружении циклической иаг)узк()й, относительными.

Формула изобретения

(люсоб определения коэффициента конценлл)ации напряжений в .металлических де„,

лалях, зак.лючающииея в том, что образуют

ди((к)ерен.циальную термопару между исследхемой дета,л1)К) и проводниками из другого материала, нагружают исследуемую деталь, изм(рякг1 величину термоэлектродвижуп1;ей

си.лы термопа)ы и по ней судят о коэффичиспле концентрации напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, наход5 т зоны детали с паибольши.ми и номина.льными д.ля условий работы детали напряжениями и без нанряжений, нервый

и.ч н)ов()дпиков дифференциальной тер.монары размепииот в зоне наибольших напряже1П1Й детали, второй - в зоне без напряжений, и образуют дополнительную дифференциал1,ную термопару между деталью и провод11иками, один из которых размещают в зоне номина.льных напряжений, другой и зоне без напряжений, нагружают деталь циклической нагрузкой, из.меряют величины

термоэлектродвижущих сил термопар и по их отношепию судят о коэффициенте концентрации напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетатьство СССР по заявке № 2624382/25-28, кл. G 01 В 7/18, 1978.

2.Заводская лаборатория, № 7, 1973, с. 858 (прототип).

Г

LJzrz: tzzz