Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111947657) Дополнительное к авт. свид М Кп 36 01 1. 1/1 О О 1817/ 2) Заявл 856128/25-28 ено 14.12.79 (21 нением заявки Мо с прис осударствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий23) Приорит 531 УДК 5 31. .2(088,8) О иковано 30. 07, 82,Бюл опубликования описан ень Но 28 30.07.82 ю 1 удЭ.; рВ.Ла(72) Автор изобретен ь 1) Заявитель 1) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХной нап тер линсяобр Изобретение относится к измеритель.технике, а именно к измерениюряженных состояний полимерных маиалов, и может быть использовано при определении остаточных напряжений в образцах из таких материалов методом нераэрушающего контроля.Известен способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключаяцийся в том, что на полимерный материал наносят растворитель, наблюдают эа появлением трещин на поверхности образца и по времени появления трещин судят о величине остаточных напряжений 11.Однако этот способ не обеспечивает возможности проведения неразрушающего контроля, что ограничивает область его применения. Наиболее близким к предлаГаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения остаточных напряжений в цидрических образцах, заключающий- в том, что измеряют деформации азца при снятии с него части материала, образующего приповерхностный слой, и по полученным результатам рассчитывают остаточные напряжения 1 21. Однако этот способ не позволяет проводить неразрушающий контроль образцов.Целью изобретения является проведение неразрушающего контроля полыме ных материалов.Указанная цель достигается тем, что в способе определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах заключающемсяв том, что измеряют деформаций образца и по полученным результатам измерений рассчитывают остаточные напряжения, на образец устанавливают инерционные массы, возбуждают затухающие угловые колебания образца с массами на собственной частоте колебательной системы, вычисляют тангенс угла механических потерь, изменяют собственную частоту колебательной системы, снова определяют тангенс угла механических потерь колебательной системы в диапазоне частот 10 т 10 Гц, выявляют час тоту, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума, и по значению этой частоты определя;ют величину остаточных напряжений.По одному иэ вариантов способа собственную частоту колебательной системы изменяют путем измененияФормула изобретения длины рабочей части образца, участвующей в угловых колебаниях.По другим вариантам собственную частоту колебательной системы изменяют путем изменения значений инер ционных масс в колебательной системе или расстояний от центра инерционных масс до оси образца. На Фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый 10способ; на фиг. 2 - схема устройствас механизмом нагружания, позволяющаяполучить градуировочные зависимостидля образцов иэ испытываемых материалов; на фиг. 3 - кривые зависимостимежду частотойколебаний.и тангенсомугла механических потерь для образцов с различными значениями остаточ"ных напряжений; на фиг. 4 - результирующая градуировочная зависимостьмежду максимальным значением угламеханических потерь и неличиной остаточнык напряжений.Устройство (фиг. 1) содержит испытываемый образец 1 из полимерногоматериалов, захваты 2 и 3, инерцион"ные массы 4 и 5 и шкалу 6, обеспечивающую измерение угла поворота одного захвата относительно другого, который равен угловой деформации образца 1, ЗОУстройство (фиг. 2) содержит, кроме перечисленных элементов, механизмнагружения, включащий гибкую нить 7,соединенную с захватом 2, блок 8и груз 9, обеспечивающие создание 35известных по величине напряжений вобразце 1.Способ осуществляют следующимобразом,На образец 1 устанавливают инерционные массы 4 и 5 так, чтобы центрмасс находился на оси образца 1,ивозбуждают. затухающие угловые колебания образца 1 с массами 4 и 5 насобственной частоте полученной колеба 45тельной системы. По шкале б измеряютугловые деформации образца 1 и поним вычисляют тангенс угла механических потерь. Затем изменяют собственную частоту колебательной системы,для чего по одному из вариантов изменяют длину рабочей части образца 1,участвующей "в углоных колебаниях,а по другим вариантам изменяют значения инерционных масс, расстоянияот центра инерционных масс до осиобразца 1 или несколько иэ перечисленных параметров одновременно.После каждого изменения собственной частоты, которое осуществляютн диапазоне частот 10 - 10 4 Гц,. 60по результатам измерения углоныхдеформаций образца 1 определяют тангенс угла механических потерь, Значения тангенса откладывают на кривой,аналогичной кривой, показанной на 65 фиг, 3, и повторяют эксперимент дотех пор, пока не будет выявлена частора, на которой тангенс угла механических потерь достигает максимума,Для определения по значению этойчастоты величины остаточных напряжений необходимо иметь для каждогоматериала градуировочную характеристику, аналогичную характеристике,показанной на фиг. 4. Для полученияэтой характеристики образец 1, обратботанный так, чтобы исключить в немналичие остаточных напряжений, помещают в устройство (фиг. 2) и снимаютхарактеристики, аналогичные кривым(фиг. 3), для различных значенийусилия нагружения образца грузом 9,массу которого изменяют,в соответствии с ожидаемым диапазоном измеренияостаточных напряжений. Напряжениев образце 1 при разных значенияхмассы груза 9 определяют как отношения величины усилия к площади поперечного сечения образца 1. По этимданным строят градуировочную характеристику данного материала, приведенную на Фйг. 4.Применение предлагаемого способапри производстве волокон или пленокиз полимерных материалов позволяетоперативно контролировать напряженияв этих иэделиях, вызванные химическойили термической обработкой, причемнеразрушающий контроль позволяет вести определение остаточных напряженийнепосредственно на товарной продукциибез ухудшения ее эксплуатационныхсвойств. Точное определение остаточных напряжений в полимерных материалах позволяет оперативно .устранятьвызывающие их причины и тем самымповысить качество выпускаемых изделий,их прочность и долговечность, чтодаст народному хозяйству реальныйэкономический эффект. 1, Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических образцах, заключающийся н том, что измеряют деформации образца и по полученным результатам измерений рассчитывают остаточные напряжения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью проведения неразрушающего контроля полимерных материалов, на образец устанавливают инерционные массы, возбуждают. затухающие угловые колебания образца с массами на собственной частоте колебательной системы, вычисляют тангенс угла механических потерь, изменяют собственную частоту колебательной системы, снова определяют тангенс угла механических потерь колебательной системы н диапазоне час947657 2 ВНИИПИ Заказ 5619 город,ул Проект Филиал ППП Патент" тот 10 ф Гц, выявляют частоту, на которой тангенсугла механических потерь достигает максимума, и по значению этой частоты определяют величину остаточных напряжений.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что собственную частоту колебательной системы изменяют путем изменения длины рабочей части образца, участвующей в угловых коле,баниях, 1 О 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что собственную часто. ту колебательной системы изменяют путем изменения значения инерционныхмасс в колебательной системе.4; Способ по п. 1, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что собственную час- .тоту колебательной системы иэменяЮтпутем изменения расстояний от центровинерционных масс до оси образца.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Методы испытаний, контроля иисследования машиностроительных материалов. Под ред. А,Т, Туманова.Т.З,М., фМашиностроение", 1973.2. Биргер И.А. Остаточные напряжения. Машгиз, 1968, с.91 (прототип). Тираж 887 Подписно