Способ определения характеристики неупругости материала

(я)5 6 0 ЗС)Б ПИ АНИ ТЕНИЯ свободных затуха (сплошная линия)Способ осущ Иэобретени ям физико-меха лов, а именно характеристики при их цикличес ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт проблем прочности АН УССР(56) Иванов И.П. Изследоване наявлениетодеформационен хистерезис при цикличен опьн (натиск). Автореф. дис, на соиск.учен, степени канд. техн. наук. София,ВИСШ машино-электротехнический институт им. В,И.Ленина, 1978.(57) Изобретение относится к способам определения характеристики неупругостиматериалов при их циклическом деформировании и позволяет расширить номенклаотносится к исследованиических свойств материаспособам определения неупругости материалов ом деформировании. ль изобретения - расширение номены исследуемых материалов за счет ения аз ешающей способностиклатурповыш Р Р способа.На фиг.1 изображе ния напряжения и, пр ции е и поперечной времени 1; на фиг.2 - зависимости относит энергии ф от амплиту продольной деформ 1 Х 12 Н 2 ВМФ, получен способом (штриховая ны графики изменеодольной деформа- деформации е воэкспериментальные ельного рассеяния ды напряжения 0 (от ациияо) для сталиные предлагаемым линия) и способом туру исследуемых материалов за счет повышения разрешающей способности. На образец из исследуемого материала в окрестности какой-либо точки его поверхности прикрепляют датчики продольной и поперечной деформаций, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, например с помощью электромагнита возбуждают его продольные или изгибные колебания. Сигналы с датчиков усиливают, подают на фазоизмерительное устройство, измеряют сдвиг фаз между продольной и поперечной деформациями при фиксированном значении амплитуды продольной деформации и вычисляют характеристику неупругости материала, соответствующую данной амплитуде продольной деформации. 2 ил. щих колебаний образца вляют следующим образом,На образец из исследуемого материала в окрестности какой-либо точки его поверхности прикрепляют какие-либо датчики продольной и поперечной деформации, например, приклеивают беспетлевые проволочные или фольговые тензорезисторы и подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, например, с помощью электромагнита возбуждают его продольные или изгибные колебания. Снимаемые с датчиков продольной и поперечной деформаций электрические сигналы усиливают, подают их на фазоизмерительное устройство и из 1585719где р - сдвиг фаз между поперечной и продольной деформациями;,и - коэффициент Пуассона.Формула (1) получена следующим образом. Учитывая возникновение петли деформационного гистерезиса за счет различногосоотношения между упругой и неупругойсоставляющими для деформаций в йродольном и поперечно направлениях, полагают,что эффект наличия сдвига фаз между напряжением и деформацией в какой-либоточке циклически деформируемого материала обусловливается отставанием.по фазенеупругой составляющей деформации отупругой составляющей, т,е. при синусоидальном законе изменения во времени напряжения:о =о, зпал,где ц - амплитуда напряжения;в - угловая частота;т - время.Изменение деформации во времениможно представить в видея =й зпил+4 зи (ы+а) ==;о зп(ил+у), (2)где 4, 4 и ео - амплитуда упругой и неупругой составляющих и полной деформациисоответственно;а - сдвиг фаз между неупругой и упругой составляющими деформации;у - регистрируемый сдвиг фаз междудеформацией и напряжением, по значениюкоторого определяется характеристика неупругости материала, при этом, учитываямалость у и 4 : о = (,Йъ " ) + ф 4 ) + 2 Дйь Уо "соза =" 20=,Юо +,Ио =,Юоф - сдвиг фаз между поперечной деформацией и напряжением 0; равный 25 р = агс 1 дй 4 зпаР 4 +,й 4 соза- зпа;йд о 30(б) т РегистРиРуемый сдвиг фаз между поперечнои и продольнои деформациями при этому=у-Р. (7) 35 Для определения значения характеристики неупругости материала:ф = 2 л, 3 пу =27 у, (8)необходимо установить связь между р и у,Из сравнения выражений (4) и (б) с 40 учетом (7) следует, что+ о н- 3 па. (4) а о Далее поперечную деформацию в расматриваемой точке материала представимвиде ю" + меряют сдвиг фаз р между ними при фиксированном значении амплитуды продольной деформации еоЗатем вычисляют характеристику ф неупругости материала, соответствующую данной амплитуде деформации ео по формуле фео) = 4 т- - Щ- в)пу 4 т- -- р, (11 где р и Д - коэффициенты поперечной деформации для ее упругой и неупругой составляющих соответственно.Значение коэффИциента Д близко зна 5 чению коэффициента р Пуассона, определяемому при малых деформациях ф =р),а значение коэффициента,П близкок 0,5 (,й = 0,5),Тогда закон изменения поперечной де 10 формации во времени можно записать следующим образом:е =р 4 зпол+,и 4 зп(ил+а) ==6 О 8 п(йМ+Р) =ко 3 п(щ 1+у+ р),(5) 15 где ео - амплитуда полной поперечной деформации, равная 45 Таким образом, зная сдвиг фаз р междупоперечной и продольной деформациями, получим, используя выражения (8) и(9), формулу (1) для определения характеристики ф неупругости материала - относительного 50 рассеяния энергии ф в окрестности рассматриваемой точки:ВИ=югде ЬИ/ - необратимо рассеянная энергия в единице объема материала за цикл его деформирования с амплитудой деформации ео (напряжения оо):И - удельная энергия упругой деформации материала1585719 10 6, ЧПа Составитель Г.СавинТехред М.Моргентал Корректор А. Обручар Редактор А,Ревин Заказ 2323 Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент.", г, Ужгоро, ул, Гагарина, 101(И = р Соо).1Определение характеристики и неупругости материала - относительного рассеяния энергии в материале призматического образца из стали 1 Х 12 Н 2 ВМФ при его продольных колебаниях по предлагаемому способу и по апробированному методу свободных затухающих колебаний образца при различных значениях амплитуды продольной деформации е в окрестности рассматриваемой точки на поверхности образца показало хорошую сопоставимость полученных результатов (фиг.2), что подтверждает достоверность определния характеристики неупругости материала по предлагаемому способу.Предлагаемый способ, обладая высокой разрешающей способностью за счет независимости выражения для характеристики неупругости материала от величины амплитуды деформации, позволяет определять характеристики неупругости весьма широкого круга материалов при сравнительно малых амплитудах деформации (е1 10 ) и материалов с относительно невысоким рассеянием энергии ( ф) 3). при любой амплитуде деформации,Формула изобретения Способ определения характеристики неупругости материала, заключающийся в том, что образец материала подвергают циклическому гармоническому деформированию, регистрируют продольную и поперечную деформации одного из участков его поверхностного слоя и определяют характеристику неупругости материала, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения номенклатуры исследуемых материалов за счет повышения разрешающей способности, определяют сдвиг фаз между продольной и поперечной деформациями указанного участка, по величине которого судят о характеристике неупругости,