Способ усталостных испытаний композитных материалов

(21) 4945 (22) 16.0 (46) 23.0 (72) Д,А. (56) Рей рукций и ции", с КОМП ОЗИ овреждение конст- процессеэксплуаталадная механика89, стр, 108-125. определяется зависи 1 Л К Е ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОП.ИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к механическимиспытаниям, а именно к способам усталостИзобретение относится к механическим испытаниям, к способам усталостных испытаний композиционных материалов.Цель изобретения - повышение достоверности определения кривой поврежден- ности путем уточнения ее нормировки,На фиг, 1 показан закон изменения напряжения при мягком режиме; на фиг, 2 - закон изменения относительной жесткости; на фиг, 3 - соответствующий жесткий режим нагружения,Устройство для реализации способа представляет собой стандартную испытательную машину с нагружателем циклической нагрузкой в мягком и жестком режимах, снабжения счетчиком числа циклов и средствами регистрации диаграммы растяжения для определения текущей жесткости образца, Такие испытательные машины широко известны и используотся для усталостных испытаний (см, Л, М. Ш кол ьник, Методика усталостных испытаний, М., Металлургия, 1978, см, 160-210). ных испытании композиционных материалов, Цель изобретения - повышение достоверности путем уточнения нормировки кривой поврежденности. Два образца циклически нагружают при одинаковом начальном уровне напряжений, один - в мягком, а другой - в жестком режимах. По соотношению долговечностей образцов судят о предельном снижении модуля упругости материала. В качестве характеристики поврекденности определяют отношение снижения величины модуля упругости к предельному значению. 3 ил,пособ реализуется следующим образом,Предварительно для исследуемого материала определяются известным методом характеистики усталостной кривой, Эти характеристики могут быть взяты иэ справочной литературы, либо проводятся предварительные испытания и строится зависимость напряжения - долговечность, Нагружается образец в мягком режиме имасть = Т (и), гдеЛЕЕои - число циклов; Л Е - величина снижения модуля упругости; Е - начальное значение модуля упругости (соответствующее неповрежденному материалу). Поскольку предельное значение поврежденности т равно 1, указанную зависимость подвергают та- рировке(6) где К = - Е-, Д Епр - лредельнре аначе.ЛЕпЕоние уменьшения модуля упругости.По долговечностям образца в жестком режиме Йж и в мягком режиме йм можно определить предельное значение Ь Епр/Ео, т,е. можно определить тэрировочный коэффициент, Например, в случае линейного накопления повреждений по закону Пальмгрена-Майнера, указанную величину с достаточной степенью точности можно определить по формуле ДЕ,Е 2 ( М .,1) где в - показатель степени в аппроксимации усталостной кривой Сущность заявленного способа состоит в следующем,, В достаточно общем случае закон суммирования повреждений представим в виде Р = Рр (1 -- ) = Рр Г 1 - Р Р ), (Е)ЬЕЕо то с учетом условий (1-3) и (5), из уравнения(4) получим уравнение вида 1-а л 1 аду Ра . С= -и= - (1 11 )Км а а В случае линейного суммирования повреждений = 1, получим Кж 1 1 п 1Йм Поскольку в известных композиционных материалах падение модуля упругости происходит на 15-25%, величина 1 . 1, вос 10 15 20 25 40 45 50 55 пользуемсг(.разлокением в ряд Миклоренас удержанием квадратичных по К членов. Вэтом случае откуда следует формула (2).П р и м е р. Рассмотрим ортогонально армированный эпоксидный, циклически нагруженный на частоте 10 Гц при максимальном напряжении цикла 0,5 от предельного статического напряжения,Максимальное относительное изменение модуля упругости при измерении его в соответствии с прототипом составляет величину порядка 18%, Измерить эту величину достаточно точно непосредственно затруднено, поскольку кривая изменения жесткости на последнем этапе нагружения изменяется достаточно резко, поэтому указанная величина является заниженной. Аппроксимация устэлостной кривой позволяет найти показатель гт = 12,6 в данном диапазоне напряжений. При указанном уровне напряжений 100 тыс. циклов, э Иж - 270 тыс, циклов.Тогда уточненное значение:-- = (27 - 1) =027,Ео 12.6 Таким образом, уточненное значение предельной характеристики поврежденности, нэ котору 1 о необходимо ее отнормировать, равно 27%,Формула изобретения Способ устэлостнь 1 х испытаний композиционных материалов, заключающийся в том, что образец материала циклически нагружают в мягком режиме и оп ределяют хара ктеристи Еу по врежден ности материала по снижению его модуля упругости, о т л ич а 1 о щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности путем уточнения нормировки кривой поврежденности, дополнительный образец. аналогичный основному, циклически нагружают в жестком режиме при начальном уровне напряжений, равном уровню напрякений основного образца в мягком рекиме, и определяют предельное снижение модуля упругости материала с учетом соо 1 н ош ения долговечностей образцов при мягком и соответствующем жестком режимах, а в качестве характеристики поврежден ности определяют отношение величины снижения модуля упругости к ее предельному значению,1816996 м л,Корректор Н.Гуньк каз 1718 Тираж Подписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагари Редактор Т,Иванова3