SU1411582A1 - Способ определени напр женного состо ни стержн - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измери- ельной технике, а именно к неразру- 1|1ающим методам контрол  напр жений, и может быть использовано дл  опре- Делени  напр жений в цилиндрических (|:тержн х,

I Целью изобретени   вл етс  рас- Емрение области применени  способа дл  определени  текущих значений ра- лиальных и окружных составл ющих тен- юра остаточных напр жений в функции от радиуса однородного цилиндрическо- ij o стержн , что достигаетс  измерени- М диаметра, длины и плотности мате риала стержн  и во збуждением в стержне крутильных колебаний на основной ir высших формах с последующим решением системы уравнений дл  нахождени  функции изменени  радиальных и окружных составл ющих тензора оста точных напр жений от радиуса. На чертеже представлена схема установки дп  осуществлени  способа.

Установка содержит излучающий 1 и приемный 2 пьезопреобразователи с гибкими нит ми 3 и 4 подвески соот- иетственно, предназначенными дл  установки исследуемого стержн  5, генератор 6 регулируемой частоты с автома ическим регулированием выходного сиг )шл дл  стабилизации амплитуды колебаний на основной и высших формах 1солебаний, усилитель 7, двухкоорДинат ный регистратор 8 и частотомер 9. Выход генератора 6 соединен с излучающим пьезопреобразователем 1 и входа- jfflH регистратора 8 и частотомера 9. бход усилител  7 соединен с приемным 1|1ьезопреобразователем 2, а его вы- |сод - с другик входом регистратора 8

Способ осуществл ют следующим образом .

Исследуемый цилиндрический стер- ень 5 с однородным распределением {внутренних напр жений по длине стержн  помещают в гибкие нити 3 и 4 под- Евески и возбуждают в нем крутильные Колебани  в полосе частот, соответствующей основной и нескольким высшим формам колебаний стержн . Генератор 6 регулируемой частоты плавно перестраивают в пределах указанного диапазона и регистрируют получаемую при этом частоту в виде текущей координаты по одной из осей двухкоординатного регистратора 8, например двухкоординатного графопостроител . Дл  визуального наблюдени  за изменением частоты

сигнал с генератора 6 подают на вход частотомера 9. Возбужденные в стержне крутильные колебани  через гибкие

нити 4 подвески передаютс  приемному пьезопреобразователю 2 и после усилени  в широкополосном усилителе 7 такг- же поступают на второй вход регистратора 8. В результате получаетс  за0 пись сигнала с пьезопреобразовател  2 в координатах амплитуда напр жени  - частота, позвол юща  идентифицировать основную и последующие высшие формы колебаний стержн  5.

5 Затем измер ют диаметр, длину и плотность материала стержн  5. Полученные данные подставл ют в систему уравнений, описывающих зависимость между частотами колебаний и величи0 нами окружных и радиальных составл - тензора остаточных напр жений. После решени  этой системы уравнений с учетом известных значений напр жений на цилиндрической поверхнос5 ти стержн  получают зависимости величины окружных и радиальных составл - тензора напр жений от радиуса стержн .

Пример. Берут стержневой об- 0 разец круглого поперечного сечени  ; длиной 1 1,5-10 м и диаметром D 2,0-10 м из материала сталь 45, подвергнутой термической обработке без отпуска. Дл  этого материала плотность р 7,8 10 кг/м и модуль сдвига G 8,01 -10 МПа. В результате измерени  собственных частот крутильных колебаний стержн  получают частоты f, 5630 Гц; f 18735 Гц.

0 По следующему алгоритму вычисл ют значени  ,

5

B, y, (- L)2G-fa 8,5 .10 МПа/м ;

B, /,G-f|j)(|f)G-qp 7,7 10 МПа/м2 . Составл ют систем уравнений

относительно с ,, 0(2

А А В , LA,,d,+ В,

В/1

5 где А,-: .n

2ii|2

D/1 /I 2 si

d2

cosZj

sin

,. (H{

-1,,- 8,24v10.e(:2 8, -4, 5,(4 7,7x10,

-182 (Ша); -25 (Ша) . Подставл   о в выражени  дл 

/о / . tr . .

6j 0(2 sin + of-fSin -;:, получают

Gj -182- sin(314r) + 25 sin(628r) , МПа; g

6g -57 1(77r cos(314r) - 182 sin(314r)4 + 7854r cbs(628r)+25 sin(628r),МПа,

Результаты расчета можно предста- 5 вить также в виде таблицы числовых значений S ,6р дл  , 10. - Таким образом, предлагаемый способ позвол ет, определив спектр частот крутильных колебаний однородного20

стержн , найти значени  остаточных напр жений вдоль радиуса и по касате- льной к окружности этого радиуса дл  всех внутренних сечений стержн . Это дает возможность ограничитьс  нераз- 25 рушающим контролем при изготовлении

1411582

деталей типа стержней с создаваемыми в процессе их обработки остаточными напр жени ми и гарантировать бр- 5 лее высокую несущую способность таких деталей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  напр женного .Состо ни  стержн , заключающийс  в том, что в стержне возбуждают колебани  стабилизированной амплитуды на основной и высших формах колебаний, измен ют частоты этих колебаний и по этим данным определ ют напр женное состо ние, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  способа дл  определени  текущих значений радиальных и окружных составл ющих тензора остаточных . напр жений в функции от радиуса однородного цилиндрического стержн , измер ют диаметр, длину и плотность материала стержн , а в самом стержне возбуждают крутильные колебани .

   6;

   в

   о -103,7 -182 -153,7О

   О -204,8 -221,3 149,5 650,3