Способ определения ресурса конструкции при случайном циклическом нагружении

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) (3 3/ 51)5 6 ИСАНИЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСАКОНСТРУКЦИИ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ(57) Предлагаемое изобретение относится кусталостным испытаниям, к способам определения ресурса конструкции при случайных нагружениях, Цель предлагаемогоизобретения - повышение точности при определении ресурса конструкции из композиционного материала за счет исключения Изобретение относится к области усталостных испытаний, к способам определения ресурса конструкции при случайных нагружениях. Известны способы ресурсных испытаний при случайных нагружениях, при которых определяют спектр случайного нагружения и нагружают модель или образец из наиболее нагруженного места конструкции нагрузкой, спектр которой совпадает со спектром случайной нагрузки,и судят о ресурсе конструкции по ресурсу модели или образца,Недостатком таких испытаний является сложность оборудования для реализации способа, поскольку реализация нагрузки со сложным спектром требует привлечения сложных средств управления и весьма слож" ных средств силонагружения, Наиболее близким к заявленному является способ нагружения детерминированной переменной нагрузкой, повреждающее действие которой эквивалентно повреждающему дейстпогрешностей, связанных с его саморазогревом, и упрощение реализации способа за счет исключения необходимости изменения частоты нагружения. Конструкцию нагружают детерминированной циклической нагрузкой, период и уровень которой соответствуют средним периоду цикла и уровню случайной нагрузки, а среднее напряжение периодически изменяют с периодом, равным среднему периоду между двумя "максимальными максимумами", и амплитудой, равной среднему квадратичному отношению среднего напряжения. По ресурсу конструкции при стационарном нагружении судят о ресурсе при случайном нагружении. 2 ил,вию случайного нагружения (метод испытания качающейся частотойнагружения), и судят о ресурсе конструкции при случайном нагружении по ресурсу при нагружении детерминированной нагрузкой.Недостатками прототипа являются следующие: сложность средств плавного изменения частоты; снижение точности нагружения, связанное с разогревом материала (особенно полимерного) при увеличении частоты, поскольку пульсации температуры дополнительно изменяют кинетику усталостного повреждения конструкции.Применение прототипа для определения усталостного ресурса конструкции из полимерных композиционных материалов, не имеющих резонансных частот в области изменения частоты, требует значительного изменения частоты, поскольку повреждаемость таких конструкций слабо зависит от изменения частоты.15 20 25 30 35 40 45 50 55 Целью изобретения является повышение точности при определении ресурса конструкции из полимерного материала за счетисключения погрешностей, связанных с егосаморазогревом, и упрощения реализацииспособа за счет йсключения необходимостиизменения частоты нагружения.Цель достигается тем, что среднее напряжение цикла периодически изменяют спериодом, равным среднему значению ин." на между соседними локальными максиглумами зависимости максимальнойн;,;тз и в цикле от времени, и с амплитудой,;,гьной среднему квадратичному отклонению среднего значения в циклеслучайной нагрузки.Нэ фиг,1 показана случайная зависимость напряжения от времени при случайном нагружении; на фиг.2 - пристационарном с периодическим изменением среднего напряжения.Устройство для реализации способапредставляет собой испытательную машину, позволяющую нагружать конструкциюпри периодическом изменении средней нагрузки в цикле,Способ реализуется следующим образом.Определяют параметры случайного нэгружения: средний период цикла нагружения, средний уровень нагрузки, среднююдлительность интервала между соседнимилокальными максимумами зависимостимаксимальной нагрузки от временисреднеезначение средней нагрузки в цикле и среднеквадратичное отклонение среднего значения нагрузки в цикле. Нагружаютконструкцию циклической нагрузкой, пери. д которои равен среднему периоду цикласлучайной нагрузки, а уровень соответствует среднему уровню случайной нагрузки,Среднее напряжение цикла периодическиизменяется периодом, равным средней длит.:льности интервала между соседними"максимальными максимумами", и амплитудой,равной среднему квадратичному отклонению средней нагрузки в цикле. Поресурсу конструкции судят о ресурсе конструкции при слу айном нагружении.П р и м е р. Определялся ресурс стеклопластиковых труб диаметром 240 мм придействии осевой пульсирующей растягивающей нагрузки, Случайная нагрузка имеласледующие параметры: средний уровень соответствовал 1.1 предела выносливости набазе 1 млн, циклов, среднее квадратичное отношение равно 0,1 предела выносливости, средняя частота (по среднему периоду) циклического нагружения 5 Гц, среднее время между "максимальными максимумами" - 2,8 с. Были нагружены 15 оболочек при случайном нагружении на специальном стенде,включающем в систему управления нагрузкой программное средством с задатчикомслучайной величины нагрузки. 10 . Другая партия из 15 оболочек была нагружена согласно заявленному способу,Среднее значение ресурса оболочек при нагружении согласно заявленному способу составило 4,95 часа, Погрешность способа составила величину порядка 5 очто имеет порядок доверительного интервала в каждой серии (при случайном нагружении доверительный интервал составил 8 О пристационарном - 4%). В то же время при моделировании случайного процесса "качением" частоты необходимость увеличения частоты с 5 Гц до 12 приводит к нареву образца на 60 К, что уменьшает при модельных испытаниях ресурс примерно на 30;,.Таким образом, способ не только может быть реализован более простыми средствами, чем прототип, но и повышает точность результата - в приведенном примере погрешность уменьшается с ЗОО до 5%.Формула изобретения Способ определения ресурса конструкции при случайном циклическом нагружении, заключающийся в том, что конструкцию нагружают циклической нагрузкой, средний уровень которой равен среднему уровню случайной нагрузки, а период - средней длительности цикла случайного нагружения, и определяют ресурс конструкции, по которому судят об ее ресурсе при случайном нагружении. о т л и ч а ющ и й с я тем, что. с целью повышения точности при испытании конструкций из композитного материала за счет исключения погрешностей, связанных с его саморазогревом, и упрощения реализации способа за счет исключения необходимости изменения частоты нагружения, нагружение осуществляют с амплитудой, циклически изменяющейся от указанного уровня нагрузки на величину, равную среднеквадратичному отклонению среднего значения случайной нагрузки. с периодом, равным среднему значению интервала между двумя соседними максимумами нагрузки при случайном нагружении,1758492 оставитель Г,Сулуквепидехред М,Моргентап рректор И.Шмаков дакто есивых Подписноезобретевиям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат каз 2993 Тираж В Н И И ПИ Государственного комитета 113035, Москва, Ж