SU1682833A1 - Способ определени остаточных и действительных напр жений упругопластического изгиба в балочных образцах пр моугольного поперечного сечени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам исследовани  механических характеристик материалов посредством измерени  относительной линейной деформации твердых тел из указанных материалов Цель изобретени  - пооышение точности и определение толщины упругого сло  Способ включает непрерывное нагружение испытываемого образца поперечной сосредоточенной силой до заданной наг рузки, измерение в процессе испытаний относительной личеипо- деформации раст нутого наружного зол о на в заданном сечении и определение д ш ствительных и остаточных напр жени, изгиба. После непрерывного нагружени до нижнего предела образец нагружают с тут н ми, после каждой ступени разгружают регистрируют по вление нормированной остаточной деформации, которую задают по величине нормированного остаточного напр жени , и по моменту по влени  норми рованной остаточной деформации Фиксируют соответствующую пределу упруго сти относительную деформацию, при этом нагружение ступен ми провод т до o6napv, жени  нормированной остаточной дефор мации, после чего образец снопа нагружают непрерывно до заданной нагрузки, разгружают и по полученным в результате измерений взаимосв з м остаточной деформации при заданной нагрузке и относительной деформации , соответствующей пределу упру гости с относительной деформацией при заданной нагрузке, расчетным путем определ ют границу упругой и пластической зон в заданном сечении и напр жени  изшба 5 ил. И t О 00 ю 00 со OJ

Description

Изобретение относитс  к способам исследовани  механических характеристик материалов посредством измерени  относительной линейной деформации твердых тел из указанных магериагов

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и определение толщины упругого сло 

На фиг.1 изображены эпюры номинальных , действительных и остаточных напр  жений при упругопластическом изгибе на фиг.2 - схема нагружени  испытываемою образца; на фиг.З - блок-схема измерени  и регистрации; на фиг.4 - диаграмма нагрузка - относительна  линейна  деформации на фиг.5 - зависимость напр жении от отно сительной линейной деформации растчну

того наружного волокна испытываемого образца в заданном поперечном сечении.

Способ реализуют следующим образом .

Дл  определени  остаточных и действительных напр жений упругопластического изгиба в конструкции(например, в пружине) пр моугольного поперечного сечени  при заданной эксплуатационной нагрузке (фиг. 1) изготавливают образец из материала конструкции и одинакового с ней поперечного сечени . В точке заданного (выбранного ) сечени  указанного образца, наиболее удаленной от нейтральной оси, наклеивают тензорезистор 1 (фиг.2). Образец защемл ют одним концом так, чтобы тензорезистор 1 располагалс  у закрепленного участка образца и находилс  при нагружении в зоне раст жени  (фиг.2). Тензорезистор 1 подключают к усилителю 2, с выходом которого соединены регистратор 3 и сигнализатор 4 (фиг.З). Затем образец нагружают поперечной силой, как показано на фиг.2, до заданной нагрузки, в процессе нагружени  измер ют тензорезистором 1 относительную деформацию раст нутых наружных волокон образца у закрепленного участка и определ ют остаточные и действительные напр жени . Предварительно определ ют остаточную деформацию, соответствующую пределу упругости.

Дл  этого в соответствии с фиг.5 записывают выражение предела упругости

(Јy-ЈggPVcg FM.(1)

откуда

Ј(Е -ку-Оу+о8 П. (2)

Замен   в выражении (2) предел упругости Оу и соответствующую ему относительную деформацию Ју на их приближенные

значени  Оур и Јур, определ емые по результатам предварительных испытаний, получают дл  определени  остаточной деформации , соответствующей пределу упругости , формулу

№Г - -1 ( Е «у - + °Ј°П- (3)

где и -соответствующие пределу упругости остаточна  деформаци  и прин тое значение остаточного напр жени  соответственно (oЈ°FM принимают одинаковым дл  всех исследуемых материалов и равным удвоенной допустимой погрешности определени  напр жени  До);

Е - модуль упругости материала образца .

После этого образец непрерывно нагружают до (0,4-0,7) предела упругости, затем

нагружают ступен ми, после каждой ступени образец разгружают, при этом величину ступени нагружени  определ ют из неравенства 2ЛЕ-Е-УУ др 2ДаМ (4)

IHIH

где ДР - ступень нагружени ;

Д Е - погрешность измерени  относительной деформации (определ ют по вели- 0 чине погрешности прибора дл  измерени  деформаций, дл  наиболее точных приборов ДЈ 0,2 10);

Да- допустима  погрешность определени  напр жений (принимают в соответст- 5 вии с погрешностью измерени  сил, котора  дл  стандартного испытательного оборудовани  составл ет ± 1 % или ± 2 кг/мм );

1Н - рассто ние от точки приложени  поперечной силы Р до сечени  в момент 0 нагружени  ступен ми;

W - момент сопротивлени  поперечного сечени  при изгибе.

По достижении остаточной деформации , соответствующей пределу упругости 5 материала образца, которую фиксируют сигнализатором 4. образец снова нагружают непрерывно до эксплуатационной нагрузки , затем его разгружают. Остаточные напр жени  в раст нутом наружном волок- 0 не заданного поперечного сечени , возникающие после нагружени  до эксплуатационной нагрузки, определ ют по формуле

K(E+«V)

5

0

Оост (2E+Cy)(Ј-ey) 5 где 0Ьст и - остаточное напр жение в раст нутом наружном волокне и на границе упругости и пластической зон поперечного Q сечени  соответственно после нагружени  до эксплуатационной нагрузки;

Ју - относительна  деформаци , соответствующа  пределу упругости;

Ј- относительна  деформаци  при экс- 5 плуатационной нагрузке.

Дл  получени  формулы (5) сначала определ ют толщину упругого сло  заданного поперечного сечени 

ho.fv

(6)

где h0 толщина сло  заданного поперечного сечени ;

h - высота (толщина образца) этого сечени  (фиг.1),

затем линеаризируют, как показано на фиг.1, зависимость, выражающую изменение остаточного напр жени  по высоте h- сечени , составл ют уравнение моментов относительно нейтральной оси X и выражают остаточное напр жение в раст нутом наручном волокне сечени  асст через остаточное напр жение о&сР на границе упругой и пластической зон этого сечени .

Остаточное напр жение на границе упругой и пластической зон сечени  определ ют в соответствии с фиг.1 по формуле

« оКПеВств+в 1(7)

где оКёВств Оу Е (Ју - ) +

действительное напр жение на границе упругой и пластической зон сечени , равное пределу упругости;

ОнЖ Сном -ТГ °ном -/ НОМИНЗЛЬпfное напр жение (напр жение разгрузки) на границе упругой и пластической зон сечени .

В соответствии с фиг.5 номинальное напр жение (напр жение разгрузки,  вл ющеес  напр жением упругого изгиба) в раст нутом наружном волокне сечени  определ ют по формуле

Сном - Е (е - Гост),(8)

тогда формула дл  определени  остаточного напр жени  на границеупругой и нласти- ческой зон сечени  принимает вид

(KocT 1 - ) + СГ

(9)

Действительно напр жени  в раст нутых наружных волокнах сечени  в соответствии с фиг.1 определ ют по формуле

Одейств - (7ном Е (f - о ) н (ос7

(Ю).

Измерение в предлагаемом способе относительной деформации, соответствующей пределу упругости, и относительной деформации при эксплуатационной нагрузке одновременно на одном и том же образец вместо нескольких позвол ет исключить вли ние разброса механических свойств одного и тою же материала на определ емые характеристики и определить толщину упругого сло  в сечении образца (конструкции), что при измерении на том же образце остаточной деформации после на- гружени  образца до эксплуатационной нагрузки и при наличии модул  упругости материала образца позвол ет определить напр жени  упругопластического изгиба в конструкции при эксплуатационной нагрузке . Этим устран етс  основной существенный недостаток, заключающийс  в том, что в известном техническом решении напр жени  упругопластического изгиба в конструкции определ ют по величинам изгибающего момента и его производной по относительной деформации, которые при испытании гибкой конструкции определ ют с недоспустимо большой погрешностью. Это

сущесгвенг о вли ет на точность определе нй  напр жений упругопластического изги ба в конструкции. В предлагаемом способе это вли ние полностью исключено, посколь- 5 ку при определении напр жений величину изгибающего момента вообще не используют .

Определ емые в предлагаемом способе остаточна  деформаци , соответствующа 

10 пределу упругости, и величина ступени на гружени  обеспечивают определение предела упругости и соответствующей ему относительной деформации, а следовательно , толщины упругого сло  сечени  и напр 5 жений упругопластического изгиба с точностью , достаточной дл  решени  практических задач.

Ограничение области нагружени  ступен ми с нижним и верхним пределами, с

0 одной стороны, сокращает количество ступеней нагружени , а с другой исключает по- вторность нагружени  в упругоиласти- 1 ;ской области, котора  мижеч привести к искажению напр женно-деформирован но

5 го состо ни  в сечении .

Способ позвол ет определить толщину упругого сло  поперечною сечени  и обеспечить определение напр жений упругопластического изгиба в указанном сечении

Claims (1)

1. 0 при эксплуатационной нагрузке с более вы- точностью, исключающее зши.-у п выборе материала дл  конструкции. Формула изобретени  Способ определени  остаточных и дей5 ствительных напр жений упругопластического изгиба в балочных образцах пр моугольного поперечного сечени , за ключзющийс  в том, что консольно закрепленный образец нагружают поперечной

   0 силой и измер ют деформацию наружных волокон образца у закреплени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем определени  толщины упругого сло  и повыше5 ни  точности измерени , предварительно определ ют значение остаточной деформации , соответствующее посто нному значению остаточного напр жени  при пределе упругости материала образца, затем обра0 зец нагружают до значени  деформации, соответствующей 0,4-0.7 предела упругости, далее образец нагружают ступен ми с разгрузкой после каждой ступени, измер   на каждой ступени остаточную деформацию,

   5 до по влени  остаточной деформации, соответствующей пределу упругости, затем образец нагружают до заданной эксплуатационной нагрузки и разгружают, измер   остаточную деформацию, и по полученным значени м деформации определ ют толщину упругого сло , по величине которого и дел ют остаточные и действительные на- величинам измеренных деформаций опре- пр жени .

   /

   Фиг Л

   А

   Фиг .1

   Фиг 4

   otfeuc/nj

   ост

   - &ост

   эУпР действI

   Л /I

   фие.З

   Фиг 5