Способ испытания конструкций на усталостную долговечность

 

Изобретение относится к испытаниями , в частности к способам испытаний конструкций на усталостную долговечность . Цель изобретения - повышение достоверности за счет учета изменения характеристик материала конструкции в процессе нагружения. Конструкцию подвергают случайному циклическому нагружению. Перед каждым циклом определяют уровень поврежда яцей нагрузки, т.е. изменяющей долговечность с учетом текущей поврежденноеги конструкции и коэффициента асимметрии последующего цикла. Циклы, уровень которых ниже повреждающего, пропускают . 3 ил. SS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1 5!)5 G 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЛМ

ПРИ ГКНТ СССР

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 449 3081/28 (22) 05,08. 88 (46) 15.02 ° 91, Бюп. 11 6 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) А.А.Ракицкий, В.И,Шоломицкий, М.И.Горбацевич и А.К.Бернацкий (53) 620.178 (088..8) (56) Дмитриченко С.С. Котаев В.П., Бойцов Б.В. и др, Расчеты и испытания на пгочность. Анализ эксплуагационной нагруженности в связи с оценкой долговечности при случайном нагружении. MP-75-85. Методические рекомендации. М.: ГОНТИ НАТН, 1985, с. 94-!00. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦ1ГЙ НА

УСТАПОСТНУН ДО 1ГОВЕЧНОСТЬ

Изобретение относится к способам испытаний конструкций на усталостную долговечность °

Цель изобретения — повышение достоверности эа счет учета изменения характеристик материала конструкций в процессе нагружения.

На фиг. I представлена блок-схема системы управпения устройства для реализации способа; на фиг. 2 — вид эксплуатационного закона нагружения; на фиг. 3 — диаграммы предельных амплитуд для определения поврежденности конструкций.

Устройством для- реализации способа служит испытательная машина позволяющая нагружать конструкцию нерегулярной циклической нагрузкой. Система управления устройством содержит

2 (57) Изобретение относится к испытаниями, в частности к способам испытаний конструкций на усталостную долгоне чност ь. Цел ь иэ обретения — поныв шение достоверности за счет учета изменения характеристик материала конструкции в процессе нагружепия, Конструкцию подвергают случайному циклическому нагружению, Перед каждым циклом определяют уро вень повреждающей нагрузки, т. е. изменяющей долговечност ь с учетом текущей поврежде нносги конструкции и коэффициента асимметрии последукицего цикла. Циклы, уровень которых ниже повреждающего, пропускают. 3 ил . блок 1 ввода иере гулярного (случайного, соответ ствующего условиям эксплуатациии конструкции) спектра нагружения, связанный с ним блок 2 определения текущих значений амплитуды и среднего напряжения (или текущего коэффицие нт а асимметрии цикла), блок

3 определения степени понрежденностн.

В качестве параметра новреждевностп может, например, определяться текущий предел выносливости. С блокамн 2 и

3 связан блок 4 сравнения, с которым, связан блок 5 исключения неповреждающих циклов и периодов их действия ° С блоком 5 связан блок 6 управления стендом. Конструкция 7 связана с помощью датчиков напряженно-деформационного состояния, связанных с блоком

3, блоком 8 расчета усталостной долговечности. Блоки 2-5 в состав ЭБМ. ,Способ реализуют зам.

Исходная запись> гр амма, э ксппу ат ацио в

1627902 и 8 могут входить с следующим обра5 например магнитонного случайного пектра нагружения вводится в управляющую испытательным стендом ЭБМ> определяются экстремумы G rc C и (),,>и» < каждого полуцикла и вычисляются среднее значение и амплитуда действующих напряжений по формулам

МОКС 1 + б >>и»

6

11\ 1 2 нагруже1шя > соответственно исключается и время его действия. В случае превыше пня то чки С; над предельной лшшей амплитуда 5п при данном 6„,; впасят устало стное повреждение, управляющие сигналы ат 3HN передаются на нагружающие устройства и эти напряжения воспроизводятся . а стенде.

Исходна» магнитаграмма действуюФ щих нагрузок соответствует определенной наработке t конструкции в эксплуатациии > выраженной в мото час ах, километрах пробега и т,д. Она должна статически полно представлять типовые режимы функцианирова п я машины. В этом случае сте ндовые испытания пр оводят ся пут ем мно гакр атно го повтор ения эквивалентных ускорешых блоков иэгружения, а усталастная долговечность Т определяется перемножением п сла блоков 9, до г редельнога состояния детали на эквивалент

45

Весь процесс анализа эксплуатационной нагруженности, формирования ускоренных режимов стендовых испытаний и оценки усталастной долговечности

Предварительно в память машины заносится совокупность диаграмм предельных амплитуд> заданная в графическои (табли п1ай) форме и характеризующая снцжение сопротивления усталости объекта ат первоначального дефектного, состоя п я (линия Я> "В1) до разруше1пи (ли|пи А -Вп) . Диаграммы могут бьггь построены экспериментально 20 нлп аналитически па справочным данным для материалов (деталей, конструкций) с использованием известных математнче ских аделей. Вычисленные параметры 5п, » Q, сопоставляются с

25 предель|ймл значениями н дашый маменпг време пr > соотвегствующий числу циклов 11 . Если точка С, находится 1 ниже линии А, -с1;, зна п т рассматриваемый полуцик:i яв:ляется неповреждающим и он исключается из программы

Gya>. c „— Омичи;

2 реализуется с помощью пакета прикладных программ на серийной испытательной технике с управлением от ЭВМ, Пример ° Испытано три партии па 10-15 стандартных образцов иэ стали 40Х, В качестве исходного блока принята магнитограмма нагруженности деталей авто мо биля, соответствующая дороге с булыжным покрытием и содержащаяя 25440 э кстр емумов ° После обработки по методу "трека" (см. прототип) при 12Х-ном отфильтровывании малых амплитуд в выбранной реализации осталось 1316 экстремумов.

Результаты приведены н таблице.

Сравнение данных с помощью статических критериев показывает, что циклическая долговечность стали 40Х при капирова п и эксплуатационного процесса и ускоренном испытании по предлагаемому способу относится к одной генеральной совокупности, т. е. различие результатов статически незначительно. Вместе с тем, способ-прототип дает завышенные оценки долговечности порядка 40. не в запас прочности, Фар мул а изобретения

Способ испытания конструкций на усталостную долговечность, э аключающийся в том, что конструкцию нагружают случайной циклической нагрузкой, параметры которой соответствуют эксплуатационной нагрузке, определяют уровень, повреждакщей конструкции нагрузки, нагружение осуществляют таким образом> что цикл> в котором уровень нагрузки ниже павреждающего> заменяют циклом с нулевой амплитудой, а а долговечности конструкции судят по суммарному числу циклов нагружения,отличающийс чтем, что, с целью повышения достоверности за счет учета изменения характеристик материала конструкции в про" цессе нагружения, перед каждым цик162 790 ?

Способ vс пыт аний

По прототипуу

Пр eдл агаемый

Ко пиро вание эксплуатациошк го процесса

Ср еднее число блоков до

l 4 7

l32

186 р азруш ения

4,5

4,9

1 3,2 лом нагружения определяют текущий коэффициент асимметрии цикла и параметр поврежденности конструкции, а уровень повреждалцей конструкцию

По к аз ат ели (дл я одного образца) Средняя продолжит ел ь— ность испыт аний, ч нагруэ ки определяют перед каждым циклом с учетом его текущего коэффициента асимметрии и параметра поврежденности конструкции, С

1627902

nri ni фиг. 2

Составитель Д. Поспелов

Редактор А.Долинич Техред И.Дидык Корректор M. Кучерявая

Заказ 334 Тир аж 388 Под пи сное

0!ПППП! Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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