Способ определения остаточного ресурса узлов конструкций

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение производительности путем ликвидации испытаний образцов эксплуатационным числом циклов нагружения узла конструкции. Для этого партию образцов из материала узла конструкции нагружают циклически до разрушения при различных, но постоянных в процессе нагружения уровнях амплитудных напряжений. По сигналам с тензодатчиков, установленных на образцах, определяют количество накопленных в них повреждений по формуле K<SB POS="POST">п</SB>=Σ @ U<SB POS="POST">максI</SB><SP POS="POST">.</SP>SIN(WT)<SP POS="POST">.</SP>DT, где K<SB POS="POST">п</SB> - функция накопленных повреждений

U<SB POS="POST">максI</SB> - максимальная амплитуда электрического сигнала за полпериода

W - циклическая частота

T - время, и строят зависимости, где N - число циклов нагружения. Аналогичным образом определяют накопленные повреждения для эксплуатационного числа циклов нагружения узла конструкции. Выбирают эквивалентный образец, для которого накопленные повреждения приближаются к накопленным в узле, а остаточный ресурс узла определяют по формуле N<SB POS="POST">ост</SB>=N<SB POS="POST">р</SB>-N, где N<SB POS="POST">ост</SB> - число циклов до разрушения узла конструкции или его остаточный ресурс

N<SB POS="POST">р</SB> - число циклов до разрушения эквивалентного образца

N - наработанное число циклов узла конструкции. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 G 01 И 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4429086/25-28 (2) 23. 05, 88 (46) 15. 01 90. Бюл. У 2 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) С.Н.Киселев, Е.M.Òàðàñîâ и В.В.Круглов (53) 620.178.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ар 1128146, кл. G 01 N 3/32, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО ,РЕСУРСА УЗЛОВ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения — снижение трудоемкости и повышение производительности путем ликвидации испытаний образцов эксплуатационным числом циклов нагружения узла конструкции. Для этого партию образцов из материала узла конструкции нагружают . циклически до разрушения при различных, но постоянных в процессе нагружения уровнях амплитудных напряжений.

По сигналам с тензодатчиков, установИзобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения накопления повреждений в узлах конструкций и их остаточного ресурса при циклическом нагружении.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и повышение производительности путем ликвидации испытаний образцов эксплуатационным числом циклов нагружения узла конструкции.

На фиг.1 изображена синусоидальная аппроксимация циклических нагру„«,SU„„3536259

2 ленных на образцах, определяют количество накопленных в них повреждений

/е ю по формрпе к = е 1 р .еiп(ие) dt, о где К вЂ” функция накопления поврежо дений; !! „— максимальная амплитуда электрического сигнала за полпериода; cu — циклическая частота; с время, и строят зависимости, где N— число циклов нагружения. Аналогичным образом определяют накопленные повреждения для эксплуатационного числа циклов нагружения узла конструкции.

-Выбирают эквивалентный образец, для которого накопленные повреждения при- g ближаются к накопленным в узле, а остаточный ресурс узла определяют по формуле N „= N — N, где N число циклов до разрушения узла кон- С струкции или его остаточный ресурс;

N — число циклов до разрушения эк-.

1 вивалентного образца; N — наработан- fiiiiL ное число циклов узла конструкции. (д

4 ил ° Cr4 жений образцов; на фиг. 2 — зависимость накопления повреждений от числа циклов нагружения; на фиг.3 — синусоидальная аппроксимация циклических нагружений при эксплуатационных испытаниях узла нагружений при эксплуатационных испытаниях узла конструкции; на фиг.4 - схема реализации способа, Способ осуществляют следующим образом.

1536259

Н ост (2) Из материала конструкции изготав- ливают партию образцов, На образцы устанавливают тензодатчики. Образцы партии испытывают циклическими нагруз5 кями при. различных, но постоянных в процесс е нагруже ния уров нях амплитудных напряжениях „, Й,„..

По сигналам с тензодатчиков в процессе нагружения, полученным для аждого цикла, определяют значения, ункций накопления повреждений К „

K,...,К „,....,К по формуле

7<

, -Х 1U„„,, (ы И :, (I)

1=1 0 где К вЂ” функция накопления повреждеП ний;

Пщю кс

=C .,„; — максимальная амплитуда эл ек т- О рического сиги-ша за полупериода; д,. — амплитудное значение действующего на образец напряжения, МПа; 15

С вЂ” коэффициент пропорциональности; циклическая частота, Гц; с — время колебаний, с,", К вЂ” критическое накопление повн реждений, при котором происходит разрушение образца.

Каждый образец испытывают до разрушения, строят зависимости К; =f(N;) (фиг,2) и определяют общее число циклов М р их нагружения от начала испыта35 ний до разрушения.

Устанавливают тензодатчики на рассматриваемый узел конструкции и нагружают его эксплуатационной циклической нагрузкой (фиг,3), Для наработанного числа Ы циклов испытания узла определяют количество накопленного в нем повреждения К по формуле (1).

Полученное значение К сравнивают 45 со всеми аналогичными его значениями, полученными для такого же значения наработанных чисел N циклов испытанных образцов. Из партии испытанных выбирают тот образец, для которого по- 50 показатель K накопленных повреждений имеет самое близкое значение к тому значению К, которое получено для испытанного узла конструкции, а остаточный ресурс узла конструкции определяют

25 по формуле где N — число циклов до разрушения ост узла конструкции с учетом накопленных повреждений как его остаточный ресурс;

N — число циклов до разрушения

Р эквивалентного по накоп-. ленным повреждениям образца, выбранного из предварительно испытанной партии1

N — наработанное число циклов узла конструкции.

Пример. На фиг.4 представлен один из вариантов реализации способа определения накопления усталостных повреждений и остаточного ресурса работы узла конструкции. На схеме приняты обозначения, 1 — тензодатчик, 2 — усилитель сигнала; 3,7 — аналогоцифровые преобразователи, 4,6 — нульорганы, 5 — тактовый генератор, 8 счетчик циклов, 9 — классификатор, определяющий величину накопления повреждений.

Сигнал с тензометрического датчика 1, наклеенного на образец или узел конструкции, поступает на входы аналого-цифровых преобразователей 1, 2 и нуль-органов НО4, НО5. При переходе усиленного сигнала через нуль срабатывает НО 4, который запускает АЦП 1 и счетчик 8 циклов, который фиксирует наличие полуцикла нагружения. АЦП 1 преобразовывает полупериод нагружения в код и записывает этот код в память классификатора 9, который определяет амплитудное значение нагружения {кода) и запоминает его.

На следующем полуцикле при переходе напряжения через ноль срабатывает

HO 6, запускается AIgI 2 и счетчик 8 циклов, который фиксирует наступление второго полуцикла. Прибор АЦП 2 преобразовывает второй нолупериод напряжения нагружения в код, который запоминается классификатором 9 °

Два полуцикла. за период изменения нагрузки в виде электрического сигнала в классификаторе .9 запоминаются как характеристика величины ннкопле" ния повреждений, Процесс продолжается до разрушения образца. Аналогичный процесс идет, когда тензодатчик установлен на узле конструкции. Он продолжается до наработки эксплуатационного числа N циклов, а остаточный ресурс определяют по формуле (2).

59 макс t мако

5 l5362

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения остаточного ресурса узлов конструкций, заключающийся в том, что из материала конструк5 ции изготавливают образцы, на конструкцию и партию образцов устанавливают датчики, конструкцию подвергают циклическому эксплуатационному нагружению, а образцы — нагружению при различных уровнях амплитудных напряжений, путем сравнения показаний датчиков определяют образец, эквивалентный конструкции по уровню накопленных повреждений в узле при эксплуатационном числе циклов нагружения, а остаточный ресурс определяют по разности между числом циклов нагружения эквивалентного образца до разрушения и числом циклов наработки узла конструкции, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения производительности путем ликвидации испытаний образцов эксплуатационным числом циклов нагружения узла конструкции, нагружение образцов осуществляют перед нагружением конструкции, доводят их до разрушения и для каждого цикла нагружения образцов и конструкции фиксируют сигналы датчиков, а эквивалентный образец определяют по величине накопленного сигнала до эксплуатационного числа циклов нагружения узла конструкции.

1536259

Составитель Ю,Виноградов

РЕдактор Н.Киштулинец Техред H.Õîäàíè÷ Корректор Л. Бескид

Заказ ) 03 Тираж 492 Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород„ ул. Гагарина, 101