Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах Советский патент 1982 года по МПК G01L1/10 G01B17/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению напряженных состояний полимерных ма- териалов, и может быть использовано при определении остаточных напряжений в образцах из таких материалов методом неразрушающего контроля.

Известен способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключающийся в том, что на полимерный материал наносят растворитель , наблюдают за появлением трещин на поверхности образца и по времени появления трещин судят о вeJшчинeJЭcтaтoчныx напряжений l.

Однако этот способ не обеспечивает возможности проведения неразрушающего контроля, что ограничивает область его применения.

Наиболее -близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключающийся в том, что измеряют деформации образца при снятии с него части материала, образующего приповерхностный слой, и по полученным результатам рассчитывают остаточные напряжения 2}.

Однако этот способ не позволяет проводить неразрушающий контроль образцов.

Целью изобретения является проведение неразрушающего контроля полимерных материалов.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах заключающемся-в том, что измеряют деформации образца и по полученным результатам измерений рассчитывают остаточные напряжения, на образец устанавливают инерционные массы, возбуждают затухающие угловые колебания образца с массами на собственной частоте колебательной системы, вычисляют тангенс угла механических 2Q потерь, изменяют собственную частоту колебательной системы, снова определяют тангенс угла механических потерь колебательной системы в диапазоне частот 10 т Ю, выявляют частоту, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума, и по значению этой частоты определя.ют величину остаточных напряжений.

По одному из вариантов способа собственную частоту колебательной системы изменяют путем изменения длины рабочей части образца, участву ющей в угловых колебаниях. По другим вариантам собственную частоту колебательной системы изменяют путем, изменения значений инерционных масс в Колебательной систеwe или расстояний от центра инерцион ных масс до оси образца. На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема устройства с механизмом нагруж ния, позволяющая получить градуировочные зависимости для образцов из испытываемых материа лов; на фиг. 3 - кривые зависимости между частотойколебаний, и тангенсом угла механических потерь для образцов с различными значениями остаточных напряжений-, на фиг. 4 - результирующая градуировочная зависимость между максимальным значением угла механических потерь и величиной остаточных напряжений. Устройство {фиг. 1) содержит испы тываемый образец 1 из полимерного материалов, захваты 2 и 3, инерцион ные массы 4 и 5 и шкалу б, обеспечи ваюцую измерение угла поворота одно го захвата относительно другого, ко торый равен угловой деформации образца 1. Устройство (фиг. 2) содержит,, кро ме перечисленных элементов, механизм нагружения, включащий гибкую нить 7 соединенную с захватом 2, блок 8 и груз 9, обеспечивающие создание известных по величине напряжений в образце 1., Способ осуществляют следующим образом. На образец 1 устанавливают инерционные массы 4 и 5 так, чтобы центр масс находился на оси образца 1 и возбуждают, затухающие угловые колебания образца 1 с массами 4 и 5 на собственной частоте полученной коле тельной системы. По шкале 6 измеряю угловые деформации образца 1 и по ним вычисляют тангенс угла механических потерь. Затем изменяют собст венную частоту колебательной систем для чего по одному из вариантов изменяют длину рабочей части образца участвующей в угловых колебаниях, а по другим вариантам изменяют значения инерционных масс, расстояния от центра инерционных масс до оси образца 1 или несколько из перечисленных параметров одновременно. После каждого изменения собствен ной частоты, которое осуществляют в диапазоне частот , по результатам измерения угловых деформаций (образца 1 определяют тан генс угла механических потерь. Значения тангенса откладывают на криво анс1логичной кривой, показанной на фиг. 3, и повторяют эксперимент до тех пор, пока не будет выявлена частора, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума.. Для определения по значению этой частоты величины остаточных напряжений необходимо иметь для каждЪго материала градуировочную характеристику, аналогичную характеристике, показанной на фиг. 4. Для получения этой характеристики образец 1, обра-п ботанный так, чтобы исключить в нем наличие остаточных напряжений, помещают в устройство (фиг. 2) и снимают характеристики, анало17ичные кривым (фиг. 3), для различных значений усилия нагружения образца грузом 9, массу которого изменяют ,в соответствии с ожидаемым диапазоном измерения остаточных напряжений. Напряжение в образце 1 при разных::значениях . массы груза 9 определяют как отношения величины усилия к площади поперечного сечения образца 1. По этим данным строят градуировочную характеристику данного материала, приведенную на фиг. 4. Применение предлагаемого способа при производстве волокон или пленок из полимерных материалов позволяет оперативно контролировать напряжения в этих изделиях, вызванные химической или термической обработкой, причем неразрушающий контроль позволяет вести определе:ние остаточных напряжений непосредственно на товарной продукции без ухудшения ее эксплуатационных свойств. Точное определение остаточных напряжений в полимерных материалах позволяет оперативно устранять вызывающие их причины и тем Ъамым повысить качество выпускаемых изделий, их прочность и долговечность, что даст народному хозяйству реальный экономический эффект. Формула изобретения 1. Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключающийся в том, что измеряют деформации образца и по полученным результатам измерений рассчитывают остаточные напряжения, отличающийся тем, что, с целью проведения неразрушающего контроля полимерных материалов, на образец устанавливают инерционные массы, возбуждают, затухакядие угловые колебания образца с массами на собственной частоте колебательной системы, вычисляют тангенс угла механических потерь, изменяют собственную частоту колебательной системы, снова определяют тангенс угла механических потерь колебательной системы в диапазоне час