RU1796984C - Способ усталостных испытаний материалов конструкций - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к механическим испытани м, к способам усталоетных испытаний на высоких частотах нзгружени . Цель изобретени  - повышение достоверности при испытании оболочечных конструкций из композиционных материалов за счет снижени  погрешностей, св занных с разбросом свойств конструкции и образцов. По са, вырезанные из цилиндрической оболочки с одинаковым отношением толщины к радиусу, подвергают импульсу давлени  по внутренней цилиндрической поверхности по сов. Различие частот нагружени  обеспечивают нагруженном по сов разных радиусов , а различие уровней нагружени  обеспечивают различием Мощности используемых дл  нагружени  зар дов взрывчатого вещества. Определ ют при разных частотах нагружени  зависимости долговечности от уровн  нагружени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области механических испытаний, к способам уетэлбст- ных испытаний на высоких частотах нагружени . Известны способы испытани  на высоких частотах нагружени , заключающиес  в том, что испытывают образцы при различных частотах н. гружёни  и определ ют изменение предела выносливости в зависимости от частоты нагружени .

Недостатком таких испытаний  вл етс  их низка  информативность, поскольку они не предусматривают определение зависимостей кривых долговечности от уровн  напр жений .

Наиболее близким к за вленному  вл етс  способ испытани  стальных образцов, при которых образцы нагружались на различных собственных частотах при различных уровн х напр жени  и определ лись зависимости долговечности от уровн  напр жени  при различных частотах колебаний .

Недостатком прототипа  вл етс  его низка  достоверность при определении усталоетных характеристик материала композиционных оболочек, поскольку характеристики композиционных материалов в составе оболочки и плоского образца различаютс  суще- ственно вследствие невозможности изготовлени  по одной технологии оболо- чечной конструкции и образца из композиционного материала.

Целью способа  вл етс  повышение достоверности при испытании оболочечных конструкций из композиционных Материалов за счет снижени  погрешностей, св занных с разбросом свойств конструкции и образцов.

На фиг. 1 показана схема устройства дл  реализации способа: на фиг. 2 - схема нагружени  образца.

XI

Ю

сь о

00

IV

Устройство дл  реализации способа содержит средства подвески (на иллюстрации не показаны) образца I в виде по са цилиндрической оболочки, нагружатель импульсом давлени  в виде зар да 2 взрывчатого вещества со средствами 3 инерциации зар да , средства 4 регистрации деформировани  во времени образца I, св занные с блоком 5 синхронизации, который св зан со средствами 3 инициации зар да.. Блок 5 св заны с командным органом (пультом), с которого подаетс  команда на подрыв зар да 2 и регистрации движени  стенки образца 1.

Способ реализуетс  следующим образом . ;. - , . .

Из Цилиндрических оболочек разных радиусов с одинаковым отношением толщины к радиусу изготавливают по са (кольца). Полученные по са представл ют собой образцы-кольца дл  нагружени  импульсами внутреннего давлени . Образцы подвешивают и помещают в геометрический центр образца шаровой зар д 2 взрывчатого вещества . Размеры зар да подбирают из услови  на внутренней цилиндрической поверхности образца I требуемого импульса давлени , что при известности свойств используемого взрывчатого вещества  вл етс  известной задачей, решение которой широко известно в области физики взрыва. В момент взрыва блок 5 синхронизации включает средства 4 регистрации.деформировани  во времени. Изменением мощности зар да 2 измен ют уровень напр женного состо ни . Нзгружением образцов различного радиуса обеспечивают колебание образцов разного радиуса с различными частотами. Использование образцов с одинаковым отношением толщины к радиусу обеспечивают подобие напр женного состо ни  во всех образцах, что позвол ет привести всё полученные усталостные кривые к одному виду напр женного состо ни , В результате нагружени  образцов разного радиуса при разных уровн х напр жени  по вл етс  возможность определени  зависимости кривых долговечности или иных характеристик усталости (например, развити  пластической деформации, площади петли гистерезиса, характеристик демпфировани  и др.) от частоты нагружени . Нагружению подвергались образцы из стеклопластика (ППН+ЭДТ-10) радиусом 6. 12, 24 и 50 см при отношении толщины к

радиусу 1/50. В результате нагружени  частоты нагружени  составили соответственно: 88,44, 21 и 10 кГц, Результатом нагружени  были зависимости усталостных характеристик .от частоты нагружени . При нагружении до разрушени  одним импульсом предельные деформационные характеристики составили соответственно 2,7, 2,4, 2,3 и 2.2%. При нагружении в среднем 10 циклами предельные характеристики составили соответственно 2,3. 2.1. 2,0., 1,9%. При нагружении большим числом циклов (пор дка 100) был обнаружен эффект смещени  максимальной предельной характеристики от частоты 88 к 44 кГц, св занный,

по-видимому, с разогревом материала и температурном снижении предельных характеристик в зоне максимальной конструкции усталостной поврёжденностй.

Таким образом, за вленный способ позвол ет получить зависимость усталостных кривых от частоты нагружени . Поскольку в за вленном способе нагружению подвергают замкнутые кольцевые образцы, то их фи зико-механические характеристики можно

приблизить к характеристикам оболочечной конструкции с погрешностью пор дка

5-10%, а плоские образцы не позвол ют

приблизить усталостные свойства композиционного слоистого материала лучше, чем с

погрешностью 40-50%, предлагаемый способ позвол ет получить более достоверные (отличающиес  с погрешностью в 5-10 раз меньшей от характеристик оболочечной конструкции ) усталостные характеристики, чем

прототип, т.е. существенно повысить достоверность определ емых характеристик.

Claims (1)

1. Формула изобретени . Способ усталостных испытаний материалов конструкций, заключающийс  в том, что в образцах материала возбуждают колебани  на собственных частотах и определ ют зависимость долговечности от уровн  напр жени  при разных частотах колебаний , по которой суд т об усталостной характеристике конструкции, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности

   при испытании оболоченных конструкций из композитных материалов за счет снижени  погрешностей, св занных с разбросом свойств образцов и конструкции, используют образцы в виде колец разных радиусов с одинаковым отношением их толщины и радиуса , а возбуждение колебаний осуществи л ют путем приложени  к внутренним поверхност м соответствующих колец импульсов давлени  разной величины.

   .2