SU1826029A1

SU1826029A1 - Method of testing structural material for fatigue strength under accidental cyclic loading

Info

Publication number: SU1826029A1
Application number: SU914905419A
Authority: SU
Inventors: Guram V Sulakvelidze
Original assignee: Guram V Sulakvelidze
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1993-07-07

Description

Изобретение касается испытаний.The invention relates to testing.

Цель изобретения - повышение точности способа при испытании на высоких частотах путем обеспечения одинаковых условий тепловидения в условиях нагружения и нагружения при испытании.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the method when tested at high frequencies by providing the same conditions for thermal imaging under loading and loading during testing.

t Цель достигается тем. что определяют температурный режим в зоне разрушения. · исключение циклов осуществляют с учетом зависимости характеристики материала от температуры в момент эксплуатационного нагружения данным циклом, дополнительно нагружают образец гармонической нагрузкой. амплитуда которой ниже предела выносливости на данной частоте, и обеспечивают соответствие температуры в условиях эксплуатации и испытания при каждой паре соответствующих циклов путем изменения амплитуды дополнительной гармонической нагрузки.t The goal is achieved by. what determine the temperature regime in the fracture zone. · The exclusion of cycles is carried out taking into account the dependence of the characteristics of the material on temperature at the time of operational loading with this cycle, additionally load the sample with a harmonic load. the amplitude of which is below the endurance limit at a given frequency, and ensure that the temperature in service and tests are consistent with each pair of the corresponding cycles by changing the amplitude of the additional harmonic load.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - графически эксплуатационная на грузка и температура; на фиг. 3 - графически нагрузка и температура при испытании.In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the proposed method; in FIG. 2 - graphically operational load and temperature; in FIG. 3 - graphically test load and temperature.

Устройство для реализации способа представляет собой нагружатель 1. позволяющий нагружать образец 2 по заданной программе, программный задатчик 3. связанный с ним блок 4 сравнения, связанный с последним управляющий орган 5, задаю щий через нагружатель 1 нагрузку на образец, связанные с блоком сравнения датчик 6 температуры, датчик 7 деформации и датчик 8 нагрузки, орган 9 управления ампли тудой гармонической нагрузки.A device for implementing the method is a loader 1. allowing loading sample 2 according to a predetermined program, a program controller 3. a comparison unit 4 connected to it, a control unit 5 connected to the latter, defining a load on the sample through the loader 1, and a sensor 6 connected to the comparison unit temperature, strain gauge 7 and load sensor 8, body 9 controls the amplitude of the harmonic load.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

На конструкции в условиях эксплуатации в зоне наибольшей скорости накопления усталостной поврежденности определяют зависимости 10 и 11 сответственно напряжения и температуры от времени, которые закладывают в программный задатчик 3. В зоне наивысшей скорости накопления поврежденности в образце устанавливаюА датчик 6 температуры и датчик 7On the structure under operating conditions in the zone of the highest accumulation rate of fatigue damage, the dependences of 10 and 11, respectively, of voltage and temperature on time are determined, which are laid in program setter 3. In the zone of the highest accumulation rate of damage in the sample, I install A temperature sensor 6 and sensor 7

1826029 А1 деформации. Блок 4 в процессе нагружения образца 2 исключает из нагружения циклы, не повреждающие материал, для чего в блок 4 закладывают предварительно полученные зависимости от температуры и наработки предельных усталостных характеристик. Для поддержания температурного режима в блок 4 через орган 9 управляет амплитудой гармонической нагрузки 13 в режиме обратной связи от датчика 6, управляя температурной зависимостью 14. В результате испытания согласно данному способу партии образцов при разных наработках можно построить кривую остаточной прочности конструкции от эксплуатационной наработки, проведены ускоренные испытания нагрузкой 15.1826029 A1 strain. Block 4 in the process of loading the sample 2 excludes cycles that do not damage the material from loading, for which the previously obtained temperature dependences and the operating time of the ultimate fatigue characteristics are laid in block 4. To maintain the temperature regime in block 4 through the organ 9, it controls the amplitude of the harmonic load 13 in the feedback mode from the sensor 6, controlling the temperature dependence of 14. As a result of testing according to this method, a batch of samples at different operating times, you can build a curve of the residual strength of the structure from operating hours, accelerated load tests 15.

.Пример. Испытанию подвергалась партия образцов стеклопластика (ППН + ЭДТ-10). Эксплуатационное нагружение носило случайный характер с характеристиками: средний уровень нагрузки соответствовал 0,9 or при нормальных условиях на базе 1 млн. циклов, среднее квадратичное отклонение соответствовало 0,2 or, примерно 70% циклов, согласно прототипу, отсекалось, как не привносящие дополнительной поврежденное™. При испытании, согласно прототипу, остаточная прочность образцов уменьшилась при наработке, соответствующей 1 млн. циклов в условиях эксплуатации, на 7%. При испытании, согласно заявленному способу, было обнаружено, что в условиях эксплуатации материал разогревался примерно на 60 К, в то время, как при испытании, согласно прототипу, материал разогревался примерно на 10 К. Дополнительный разогрев был получен дополнительным нагружением на частоте 100 Гц при амплитуде, соответствующей 0,05 ая. При этом около 10% циклов дополнительно вошло в испытательное нагружение. поскольку при температуре разогрева их повреждающим действием нельзя было пренебречь. В результате остаточная прочность образцов после указанной наработки уменьшилась на 11%, что указыввает на более быстрый процесс накопления повреждений. Проведение полномасштабного эксперимента показало, что остаточная прочность снижается примерно на 12%, т.е. погрешность в определении характеристики поврежденное™ уменьшилась с 40 до 9%, т.е. 6 5 раз. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность результата, уменьшив погрешность в 5 раз..Example. A batch of fiberglass samples (PPN + EDT-10) was tested. Operational loading was random with characteristics: the average load level corresponded to 0.9 or under normal conditions on the basis of 1 million cycles, the standard deviation corresponded to 0.2 or, approximately 70% of the cycles, according to the prototype, were cut off as not introducing additional damaged ™. When testing, according to the prototype, the residual strength of the samples decreased during operating time, corresponding to 1 million cycles in operating conditions, by 7%. When testing, according to the claimed method, it was found that under operating conditions the material was heated by about 60 K, while during the test, according to the prototype, the material was heated by about 10 K. Additional heating was obtained by additional loading at a frequency of 100 Hz at amplitude corresponding to 0.05 th. At the same time, about 10% of the cycles additionally entered into test loading. since at the heating temperature their damaging effect could not be neglected. As a result, the residual strength of the samples after the specified operating time decreased by 11%, which indicates a faster process of damage accumulation. A full-scale experiment showed that the residual strength decreases by about 12%, i.e. the error in determining the damaged ™ characteristics decreased from 40 to 9%, i.e. 6 5 times. Thus, the proposed method allows to increase the accuracy and reliability of the result, reducing the error by 5 times.

Claims

Claim

The method of fatigue testing of the structural material under random cyclic loading, which consists in determining the operational dependence of the voltage change over time in the zone of the highest rate of accumulation of structural damage, determining the operating load cycles below the damaged ™ structure level and loading the structural material sample with a load from which exclude these cycles, characterized in that, in order to improve accuracy with high-frequency harmonic loading by lowering the errors associated with the difference in thermal processes caused by operational and test loads, determine the time dependence of the temperature of the structure under operating conditions at the site of the highest damage accumulation rate, the determination of operating load cycles with a level below the operational level damaged ™ is carried out taking into account the specified dependence, and when loading in the sample maintain a temperature equal to the temperature of the structure under operating conditions by Appendicies thereto additional harmonic load with variable amplitude.

e

Figure 2.