SU1627902A1 - Способ испытани конструкций на усталостную долговечность - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытани ми , в частности к способам испытаний конструкций на усталостную долговечность . Цель изобретени  - повышение достоверности за счет учета изменени  характеристик материала конструкции в процессе нагружени . Конструкцию подвергают случайному циклическому нагружению. Перед каждым циклом определ ют уровень поврежда  цей нагрузки, т.е. измен ющей долговечность с учетом текущей поврежденное- ги конструкции и коэффициента асимметрии последующего цикла. Циклы, уровень которых ниже повреждающего, пропускают . 3 ил. SS

Description

Изобретение относитс  к способам испытаний конструкций на усталостную долговечность.

Цель изобретени  - повышение достоверности за счет учета изменени  характеристик материала конструкций в процессе нагружени .

На фиг. I представлена бпок-схема системы управлени  устройства дл  реализации способа; на фиг. 2 - вид эксплуатационного закона нагружени ; на фиг.З - диаграммы предельных амплитуд дл  определени  поврежденнос- ти конструкций.

Устройством дл  реализации способа служит испытательна  машина позвол юща  нагружать конструкцию нерегул рной циклической нагрузкой. Система управлени  устройством содержит

блок 1 ввода нерегул рного (случайного , соответ ствующего услови м эксплуатации конструкции) спектра нагружени , св занный с ним блок 2 определени  текущих значений амплитуды и среднего напр жени  (или текущего коэффициента асимметрии цикла) , блок 3 определени  степени поврежденноегн. В качестве параметра повреждешюстн может, например,определ тьс  текуицш предел выносливости. С блоками-2 и 3 св зан блок 4 сравнени , с которым св зан блок 5 исключени  неповреждающих циклов и периодов их действи . С блоком 5 св зан блок 6 управлени  стендом. Конструкци  7 св зана с помощью датчиков напр женно-деформационного состо ни , св занных с блоком 3, блоком 8 расчета усталостной долгоз

ND v

N

J16

вечности. Блоки 2-5 и 8 могут входить в состав ЭВМ.

.Способ реализуют следующим образом .

Исходна  запись, напрчмер магнитограмма , эксплуатационного случайного

спектра нагружен™ вводитс  в управл ющую испытательным стендом ЗИМ, определ ютс  экстремумы Одщкс и GMKIM каждого полуцикла и вычисл ютс  среднее значение и амплитуда действующих напр жений по формулам

GW

макс 1 +0

ЛЛ11Ч j

Предварительно в пам ть машины заноситс  совокупность диаграмм предель irux амплитуд, заданна  в графической (табличной) форме и характеризующа  снижение сопротивлени  усталости - объекта от первоначального дефектного состо ни  (лини  Ац-8|) до разрушени  (лишш АП-ВП) . Диаграммы могут быть построены экспериментально пли аналитически по справочным данным дл  материатов (деталей, конструкций ) с использованием известных математических уоделейс Вычисленные параметры (Jp,; и (Jq; сопоставл ютс  с предельными значени  м в данный момент времени, соответствующий числу циклов И; . Если точка С, находитс  ниже линии А{-3,, значит рассматриваемый полуцикл  вл етс  неповреждающим и он исключаетс  из программы нагружени , соответственно исключаетс  и врем  его действи . В случае превышени  точки Cj над предельной линией амплитуда С0; при данном (5,; ппос т усталостное повреждение, управл ющие сигналы от ЭВМ передаютс  на нагружающие устройства и эти напр жени  воспроизвод тс  па стенде.

Исходна  магнитограмма действующих нагрузок соответствует определенной наработке t конструкции в эксплуатации , выраженной в моточасах, километрах пробега и т.д. Она должна статически полно представл ть типовые режимы функционировани  машины. В этом случае стендовые испытани  провод тс  путем многократного повторени  эквивалентных ускоренных блоков иагружени , а усталостна  долговечность Т определ етс  перемножением числа блоков 1. до предельного состо ни  детали на эквивалент t Т- fl.t.

Весь процесс анализа эксплуатационной нагруженностн, формировани  ускоренных режимов стендовых испытаний и оценки усталостной долговечности

G

5

0

5

0

5

0

5

0

5

. макс v -Омни i ( - --

реализуетс  с помощью пакета прикладных программ на серийной испытательной технике с управлением от ЭВМ.

Пример. Испытано три партии по 10-15 стандартных образцов из стали 40Х. В качестве исходного блока прин та магнитограмма нагруженности деталей автомобил , соответствующа  дороге с булыжным покрытием и содержаща  25440 экстремумов. После обработки по методу трека (см. прототип ) при 12%-ном отфильтровывании малых амплитуд в выбранной реализации осталось 1316 экстремумов.

Результаты приведены в таблице.

Сравнение данных с помощью статических критериев показывает, что циклическа  долговечность стали ДОХ при копировании эксплуатационного процесса и ускоренном испытании по предлагаемому способу относитс  к одной генеральной совокупности, т.е. различие результатов статически незначительно . Вместе с тем, способ-прототип дает завышенные оцешси долговечности пор дка 40% не в запас прочности .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ испытани  конструкций на устатостную дэлгоьечность, заключающийс  в том, что конструкцию нагружают случайной циклической нагрузкой, параметры которой соответствуют эксплуатационной нагрузке, определ ют уровень, повреждающей конструкции нагрузки, нагружение осуществл ют таким образом, что цикл, в котором уровень нагрузки ниже повреждающего, замен ют циклом с нулевой амплитудой, а о долговечности конструкции суд т по суммарному числу циклов нагружени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности за счет учета изменени  характеристик материала конструкции в процессе нагружени , перед каждым циклом нагружени  определ ют текущий коэффициен асимметрии цикла и па- раметр поврежденное™ конструкции, а уровень повреждающей конструкцию

   Среднее число блоков до разрушени 

   132

   Средн   продолжительность испытаний , ч

   1.

   нагрузки определ ют передКсчждым циклом с учетом его текущегокоэффициента асимметрии и параметраповрежден- ности конструкции.

   147

   186

   13,2

   4,9

   4,3

   Фм.1

   О

   - п

   /m/7i

   Фиг. 2

   т

   Фиг.Ъ