Способ определения напряженного состояния стержня

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 141 п 4 С 01 В 17/04 ЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ 927847/25-281.07.853,07,88. Бюл, Уишиневский сельститут им. М.В..Г. Штейнберг31.781,2 (088.8 озяи НОГО мо и и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНСОСТОЯНИЯ СТЕРЖНЯ(57) Способ относится к неразрушающиметодам контроля напряжений и можетбыть использован для определения остаточных напряжений в однородных цилиндрических стержнях, Цель изобретения - расширение области примененияспособа для определения текущих значений радиальных и окружных составляющих тензора остаточных напряженийв функции от радиуса стержня . Этодостигается измерением диаметра, длны и плотности материала стержня ивозбуждением в стержне крутильных колебаний на основной и высших формах последующим решением системы уравнений для нахождения функции изменениярадиальных и окружных составляющихтензора остаточных напряжений от радиуса. Стержень помещают в гибкие нити 4 и 3 подвески, соединенные с излучающим и приемным пьезопреобразователями 1 и 2, и возбуждают в немкрутильные колебания, перестраиваягенератор 6 в заданной полосе частот.Усиленный усилителем 7 сигнал поступает на вход цвухкоординатного регистратора 8, на второй вход которого поступает сигнал с генератора 6. Регистратор 8 ведет запись сигнала в координатах амплитуда колебаний - частота, что позволяет идентифицир формы колебаний. Значение часто но контролировать по частотомер Способ позволяет повысить несущую способность деталей типа стержн создаваемыми в них в процессе .о ботки остаточными напряжениями.1 табл.1411582 Изобретение относится к измери- ельной технике, а именно к неразру. - ающим методам контроля напряжений, Й может быть использовано для опре 5 деления напряжений в цилиндрических тержнях,Целью изобретения является расрение области применения способаопределения текущих значений ра иальных и окружных составляющих тенора остаточных напряжений в функции т радиуса однородного цилиндрического стержня, что достигается измереним диаметра, длины и плотноати мате 15 иала стержня и возбуждением в стерже крутильных колебаний на основнойвысших формах с последующим решеием системы уравнений для нахождеия функции изменения радиальных и 20 кружных составляющих тензора оста очных напряжений от радиуса.На чертеже представлена схема усановки для осуществления способа.Установка содержит излучающий 1 25 и приемный 2 пьезопреобразователи с ибкими нитями 3 и 4 подвески соотетственно, предназначенными для усановки исследуемого стержня 5, генеатор б регулируемой частоты с автома-ЗО ическим регулированием выходного сиг, ала для стабилизации амплитудыкоебаний на основной и высших формах олебаний, усилитель 7, двухкоординатый регистратор 8 и частотомер 9, Выод генератора б соединен с излучаюм пьезопреобразователем 1 и входащ регистратора 8 и частотомера 9. ход усилителя 7 соединен с приемным 12 ьеэопреобразователем 2, а его вы од - с другим входом регистратора 8.Способ осуществляют следующим образом.Исследуемый цилиндрический стеркень 5 с однородным распределением Внутренних напряжений по длине стержня помещают в гибкие нити 3 и 4 подвески и возбуждают в нем крутильные колебания в полосе частот, соответствующей основной и нескольким высшим формам колебаний стержня. Генератор б регулируемой частоты плавно перестраивают в пределах указанного диапазона И регистрируют получаемую при этом частоту в ниде текущей координаты по одной из осей двухкоординатного регистратора 8, например двухкоординатного графопостроителя. Для визуального наблюдения за изменением частоты сигнал с генератора 6 подают на вход частотомера 9Возбужденные в стержне крутильные колебания через гибкие нити 4 подвески передаются приемному пьезопреобразователю 2 и после усиления в широкополосном усилителе 7 так-, же поступают на второй вход регистратора 8, В результате получается запись сигнала с пьезопреобразователя 2 в координатах амплитуда напряжения частота, позволяющая идентифицировать основную и последующие высшие формы колебаний стержня 5.Затем измеряют диаметр, длину и плотность материала стержня 5. Полученные данные подставляют в систему уравнений, описывающих зависимость между частотами колебаний и величинами окружных и радиальных составляющих тензора остаточных напряжений, После решения этой системы уравнений с учетом известных значений напряжений на цилиндрической поверхности стержня получают зависимости величины окружных и радиальных составляющих тензора напряжений от радиусастержня,П р и м е р. Берут стержневой образец круглого поперечного сечения гдлиной 1 = 1, 5 10 м и диаметромР = 2,0.10 м из материала сталь 45,подвергнутой термической обработкебез отпуска, Для этого материалаплотность= 7,8 10 кг/м и модульсдвига С = 8,0110 ф МПа. В результате измерения собственных частот крутильных колебаний стержня получаютчастоты Иг = 5630 Гц; йг = 187.35 Гц.По следующему алгоритму вычисляютзначения ГВ = и С - 2 а: гс - гг и11582деталей типа стержней с создаваемыми в процессе их обработки остаточными напряжениями и гарантировать более высокую несущую способность таких деталей 3 14Формула изобретения 0 0,15 05 075 1 6,МПа 0 -103, 7 -182 -153, 7 00 -204,8 -221,3 149,5 650,3 Составитель Н. ТимошенкоТехред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова Редактор И. Шулла Заказ 3643/36 Тираж 680 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 С= -182 в 1 п(314 г) + 25 в 1 п(628 г), МПа; 10 6= -57 1(77 г сов(314 г) - 182 в 1 п(314 г)Результаты расчета можно представить также в виде таблицы числовых значений 4",.6 для 2 Е 0, 10 13Таким образом, предлагаемый способ позволяет, определив спектр частот крутильных колебаний однородного 20 стержня, найти значения остаточных напряжений вдоль радиуса и по касате льной к окружности этого радиуса для всех внутренних сечений стержня. Это дает возможность ограничиться нераз рушающим контролем при изготовлении Спос об определения напряжен ног о состояния стержня, заключающийся в том, что в стержне возбуждают колебания стабилизированной амплитуды на основной и высших формах колебаний, измеряют частоты этих колебаний и по этим данным определяют напряженное состояние, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа для определения текущих значений радиальных и окружных составляющих тензора остаточных, напряжений в функции от радиуса однородного цилиндрического стержня, измеряют диаметр, длину и плотность материала стержня, а в самом стержне возбуждают крутильные колебания.