Способ ресурсных усталостных испытаний конструкции при случайном нагружении
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ
РЕСПУБЛИК, .
„„ Ц „„1796982 А1
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABTOPCКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ РЕСУРСНЫХ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИИ ПРИ СЛУЧАЙНОМ НАГРУЖЕНИИ Изобретение относится к области уста- тии образцов на заданной базе, по которым лостных испытаний, к способам ресурсных . судято ресурсе конатрукции при эксплуатаусталостных испытаний при случайном ционном. случайном нагружении. нагружении. Известны способы ресурс- Недостатком прототипа является то, что ных испытаний, при которых определяют: при малом числе образцов в партии нужна долговечности образцов при циклическом достоверность определения характеристик нагружении на заданном уровне напряже- . усталостной долговечности. Целью предния пружины образцов и определяют число ..: лагаемого технического решения является разрушенных образцов, па которому судят: повышение точности без увеличения числа, о вероятности разрушения..- ..образцов партии. Недостатком подобных способов явля-,, На фиг, 1 представлены зависимости ется то, что они не предусматривают доста- . вероятности разрущения при различных точно достоверного моделирования: .числах циклов случайного на.ружения, опслучайного процесса нагружения„что сни- рвделенные различными способами; на фиг, жает достоверность результата при случай-. 2 — зависимость остаточной долговечности . ном нагружении. Наиболее близким к ототносительногоизмененияжесткости. заявленномуявляетсяспособресурсныхйс- Устройство для реализации способа пытаний, при которых нагружают партию представляет собой испытательную машиобразцов, определяют долговечность при . ну, позволякйцую нагружать образцы или случайном нагружении и меру рассеяния . элементы конструкции случайной цикличедолговечности по числу разрушенных в пар- ской нагрузкой, соответствующей по своим 1 (21) 4857363/28 (22) 06.08. 90 (46) 23.02.93, Бюл, Мт 7 (72) Г,В.Сулаквелидзе (56) Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний, — M.: Металлургия, 1978, с. 54-64, Методы испытаний на усталость при зксплуата цион ных режимах на гружения ГОСТ 25.507 — 85. Издательство стандартов, 1985, с. 20-25. 2 (57) Изобретение относится к механическим. испытаниям, к способам ресурсных усталостных испытаний при случайном нагружении. Цель изобретения — повышейие точности без увеличения чйсла образцов в партии. Испытывают при случайном циклическом нагружении партию образцов или элементов конструкции на заданной базе числа циклов. Определяют число разрушенных образцов или элементов и изменение жесткости неразрушенных. по которым судят об остаточной дол говечности неразрушенного образца. Определяет распределение долговечностей, по которому судят о вероятности разрушения по заданной базе. 2 ил. 1796982 параметрам условиям эксплуатации конструкции и статически нагружать образцы или элементы конструкции, снабженную средствами измерения напряжений и деформаций в объекте испытания, Способ реализации следующим образом, Партию образцов или элементов конструкции испытывают циклической случайной нагрузкой, соответствующей по своим пара е ра эксплуатационной нагрузке, на базе циклов, соответствующей условиям эксплуатаций к требованиям по надежно-. сти работы конструкции. Определяют число разрушенных образцов (или элементов). Оставшиеся неразрушенными после циклического нагружения объекты испытания нагружают. статически до разрушения, Предварительно строят тарировочную кривую зависимости .остаточной циклической долговечности от изменения жесткости. В результате определяют кривую распределения долговечностей по всей партии образцов — часть партии образцов, разрушенная при цикли еском нагружении позволяют определить в явном виде кривую распределения вероятности разрушения при числе циклов менее базы, заданной условиям эксплуатации, Определив распределение в оставшейся части партии образцов остаточной прочности, можно спрогнозировать распределения остаточной долговечности и, тем самым "достроить". распределения вероятности разрушения при числе циклов Goriee заданной эксйлуатационной базы, т.е. уточнить характеристики распределения, напрймер, среднюю долговечность и среднее квадратичное отклонение или уточнить вероятйость разрушения при эксплуа.тационной базе числа циклов, . Первая партия из 10 образцов стеклопластика (ППН+ЗДТ-10) подвергалась квазислучайному нагружению, распределение "амплитуд которого подчинялось нормальному закону, а среднее. значение напряжения и среднее квадратичное отклонение задавались соответственно 0,45 разрушающего и 0,2 разрушающего при статическом нагружении. Относительное число. разрушенных на данной базе образцов трактовались как вероятность разрушения при нагружении данным числом циклов. Результат испытания — вероятность разрушения от числа циклов нагружения показан на фиг. 1 кривая 1. Предварительно определялись тарировочная зависймость изменение модуля Юн. га — остаточная долговечность (D/00); для чего образцы подвергались циклическому нагружению с эквивалентными случайному нагружению параметрами и одновременно контролировалась жесткость образцов (фиг, 2). Одновременно с испытанием образцов первой партии определяли изменение æåñткости (модуля Юнга) в осевом направлении образцов, по которому на каждой базе строили кривую распределения долговечностей с учетом долговечностей как разрушенных, так и неразрушенных образцов. Например, при нагружении на базе 100 циклов разрушился 1 образец из 10, что трактуется без учета остаточных долговечностей как вероятность разрушения 10%. Однако измерение остаточных жесткостей и определение по ним остаточных долговечностей после построения наиболее близкой к полученным значениям кривой нормального распределения позволило уточнить вероятность разрушения на базе 100 циклов— полученная величина порядка 4,5%. Таким 20 же образом уточнялись вероятности разрушения при остальных контролируемых базах — кривая 2. Для получения кривой распределения вероятности разрушения по числу циклов нагружения дополнительно испытывалась вторая партия иэ 30 образцов. В результате, образцы из обеих партий составили группу иэ 10 образцов, по которым строилась кривая вероятности разрушения от числа цик30 лов нагружения (кривая 3), где вероятность трактовалась как относительное число разрушенных образцов. Поскольку объединенная группа была достаточно большой, полученная кривая служила в качестве до35 стоверной, с которой сравнивались кривые 1 и 2, Как видно из фиг, 1, кривая 2, построение которой не требует испытания дополнительных образцов, значительно ближе к кривой 3, например, при определении веро40 ятности разрушения на базе 10000 циклов с помощью заявленного способа допускает погрешность относительно вероятности, определенной на большой партии образцов, равную 8%, в то время, как вероятность 45 определенная на партии иэ 10 образцов до: пускает погрешность 25%, т.е. в 3 раза больше:; На малых базах погрешность прототипа еще выше, что подтверждает достижение поставленной цели — повышение 50 точности. При определении остаточной долговечности стеклопластика использовалась изменение жесткости — остаточная долговечность. Можно было бы определять долго5S вечность и иными методами, например, по остаточной прочности, которая лучше коррелирует с циклической долговечностью. чем остальная жесткость, однако при этом пришлось бы разрушить оставшиеся неразрушенными образцы, что потребовало бы 1796982 10 испытывать новую партию на каждой базе испытания. При испытании металлических образцов можно использовать иные параметры состояния материала, коррелирующие с остаточной долговечностью (твердость, электросопротивление. пластическая деформация и т.д.), Формула изобретения Способ ресурсных усталостных испытаний конструкции при случайном нагружении, заключающийся в том, что партию образцов материала конструкции нагружа-. ют циклйческой Эксплуатациойной нагрузкой на базе испытания, соответствующей гарантированному ресурсу конструкции, и определяют при этом нагружении число неразрушенных образцов партии, с учетом которого судят о вероятности разрушения конструкции,отл ича ю щийся тем,что, Таким образом. заявленный способ llo зволяет существенно снизить погрешность (более, чем в 3 раза) определение вероятности разрушения при сохранении числа ис5 пытываемых образцов, т.е. достигнуть поставленную цель — повысить точность испытания. с. цельЬ повышения точности без увеличения числа образцов партии, неразрушенные образцы партии подвергают дополнительному циклическому нагружению, повреждающее действие которого эквивалентно повреждающему действию эксплуатационНоА нагрузки, и определяют зависимость остаточной долговечности этих образцов от изменения параметра их состояния, коррелирующего с остаточной долговечностью, а о вероятности разрушения конструкции судят с учетом этой зависимости. 1796982 Оа 04/ Р4 ud Фиг Л Составитель Г. Сулаквелидзе Техред М;Моргентал Корректор Н: Ревская Редактор Т. Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 647 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35. Раушская наб;, 4/5
