Способ определения усталостной долговечности конструкции Советский патент 1982 года по МПК G01N3/32 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и элементов конструкций, в частности к способам определения усталостной долговечности конструкции, и может быть использовано для определения долговечности авиационнь1х конструкций в условиях эксплуатации и лабораторных испытаний; Известен способ определения уста лостной долговечности конструкции, заключающийся в том, что на конструкцию устанавливают чувствительные элементы, подвергающиеся действию той же нагрузки,-чтои конструкция. Усталостная прочность этих элементов на порядок ниже усталостной прочности конструкции. Чувствительные элементы последоеательно заменяют по мере их разрушения и об усталостной долговечности конструкции судят по числу разрушившихся в процессе эксплуатации конструкции чувствительных .эле-. ментов In. Недостатком известного способа является его низкая точность, поскольку чувствительные элементы не учитывают историю изменения напряженного состояния в опасном сечении конструкции. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения усталостной долговечности конструкции, подверженной в процессе эксплуатации случайному нестационарному нагружению, заключающийся в том, что для конструкции устанавливают парамет эы типового нагружения и опасное сечение где возникает усталостное разрушение, определяют напряженное состояние в опасном сечении, затем подвергают предварительной наработке при этом напряженном состоянии и параметрах типового нагружения образец-свидетель, прикрепляют образец-свидетель до эксплуатации конструкции 0 опасном сечении таким образом, чтобы его напр женное состояние было идентично напряженному состоянию конструкции в опасном сечении, при эксплуатации регистрируют момент разрушения образца-свидетеля и по величине нара- ботки и длительности эксплуатации конструкции до разрушения образцасвидетеля судят о долговечности кон струкции t2, Недостатком известного способа является его невысокая достоверност поскольку при оценке долговечности конструкции используется линейная связь между,наработкой образцасвидетеля и остаточной долговечностью конструкции, Цель изобретения - повышение точности определения усталостной достоверности конструкции путем уче та индивидуальных условий нагружени и повреждения конструкции. Указанная цель достигается тем, что предварительной наработке подве гают образцы-свидетели, собранные в партии по 2-3 штуки, наработку кажд партии осуществляют до различных зн чений в интервала 0,2-0,8 долговечности образцов-свидетелей, при эксп луатации конструкции устанавливают зависимость остаточной долговечност от времени наработки каждой партии образцов-свидетелей и определяют до говечность конструкции экстраполяцией установленной зависимости на зна чения наработки партий образцов-сви детелей, меньшие .0,2 их долговечнос На чертеже приведен график изменения остаточной долговечности обра цов-свидетелей . Способ осуществляется следующим образом. Для исследуемой конструкции уста навливают параметры типового нагружения на основании обработки данных о случайных нестационарных силовых воздействиях на конструкцию. По характеристикам внешнего нагружения определяют характер нагружения конструкции, опасное сечение, где вели ка вероятность возникновения усталостного разрушения, и напряженное состояние в опасном сечении, Если, таких опасных сечений не одно, то определение проводится для каждого потенциально слабого по усталостной долговечности места конструкции. Для опасного сечения подбирается сопровождающий образец с таким же эффектом концентрации напряжений, что и в исследуемой конструкции. Такой-,образец называют образец-свидетель.. Группу образцов-свидетелей подвергают нагружению при параметрах типового нагружения до разрушения с целью определения усталостной долговечности Н. При этом напряжённое состояние образца-свидетеля- идентично напряженному состоянию в опасном сечении конструкции. . Затем другую группу образцов-свидетелей собирают в партии по 2-3 штуки и осуществляют наработку Н каждой партии до различных значений в долях от долговечности образцов-свидетелей в интервале Н/Н 0,2-0,8. Партии образцов-свидетелей после наработки прикрепляют к конструкции, которая еще не была в эксплуатации, в опасном сечении таким образом, чтобы напряженное состояние образцов-свидетелей было идентично напряженному состоянию конструкции в опасном сечении. При эксплуатации.конструкции регистрируют моменты разрушения образцов-свидетелей, определяют длительность работы образцов-свидетелей каждой партии и устанавливают зависимость длительности D работы образцов-свидетелей- от предварительной наработки также в относительных единицах D/H . Если бы внешние условия при наработке и эксплуатации были бы тождественны и напряженное состояние образца-свидетеля было бы тождественно напряженному состоянию в опасном сечении, то долговечность конструкции была равна сумме длительности наработки и длительности работы прикрепленных на конструкции образцов-свидетелей каждой партии. Однако, вследствие статистического характера эксплуатационных нагрузок и проявления индивидуальных условий развития повреждаемости конструкции, проявляются эффекты тренировки (упрочнения) и разупрочнения конструкционного материала. Это вызывает отличие от линейного закона (позиция 1) зависимости длительности работы образцов-свидетелей от предварительной наработки - кривые 2 и 3. Причем зависимости 2 и 3 могут и

5

не проходить через точку А на графике.

Установленную зависимость экстраполируют на значения наработки партий образцов-свидетелей меньшие 0,2

в2

их долговечности. Значения JL или

Ъ Н.

Ъ соответствующее пересечению

Н

экстраполяционной кривой с осью абсцисс , хара ктеризуют долговечност ь конструкции, поскольку для этого случая предварительная наработка отсутствует.Необходимость построения зависимости остаточной долговечности образцов-сигнализаторов при испытании конструкции иллюстрируется кривой i Изменение диаграммы при меньших значениях наработки может быть вызвано увеличением случайных внешних нагрузок уже после того, как разрушались образцы-свидетели с наработкой 0,2 и 0,4.Изобретение позволяет существенно повысить точность при определении долговечности конструкции в эксплуатационных условиях.

Формула изобретения

Способ определения усталостной долговечности конструкции, подвер- женной в процессе эксплуатации случайному нестационарному нагружению, заключающийся- в том, что для конструк.ции устанавливают параметры типового нагружения и опасное сечение, где возникает усталостное разрушение, определяют напряженное состояние в опасном сечении, затем подвергают предварительной наработке при этом напряженном состоянии и параметрах типового нагружения образец-свиде166

тель, прикрепляют образец-свидетель до эксплуатации конструкции в опасном сечении таким образом, чтобы его напряженное состояние было идентично напряженному состоянию конструкции в опасном сечении, при эксплуатации регистрируют момент разрушения образца-свидетеля и по величине наработки и длительности эксплуатации конструкции до разрушения образца-свидетеля судят о долговечности конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности резуль-, татов путем учета индивидуальных у.словий нагружения и повреждения конструкции, предварительной наработке подвергают образцы-свидетели, собранные в партии по 2-3 штуки, наработку каждой партии осуществляют до различных значений в интервале 0,2-0,8 долговечности образцов-свидетелей, при эксплуатации конструкции устанавливают зависимость остаточной долговечности от времени наработки каждой

партии образцов-свидетелей и определяют долговечность конструкции экстраполяцией установленной зависимости на значения наработки партий образцов-свидетелей, меньшие 0,2 их долговечности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 456188, кл. G 01 N 3/32, 1976.

2.Нестеренко Г.И. и др. Применение образцов-сигнализаторов для индикации накопления усталостной долговечности конструкции и контроля, ее расходования. Сб, Труды РИИГА, , вып.Ю, Рига, 19б7, c.lt-20 (прототип).

г.о ав

0.6

а

0.2

1 Л

н ff

Н