Способ определения остаточных напряжений

(51)5 6 011/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ иг.7 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Биргер И.А. Остаточные напряжения, - М.: Машгиэ, 1963, с, 174, фиг. 146.Труды ЦИАМ ЬЬ 835, 1979, с. 390, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к испытаниям материалов и измерениям напряжений в материалах и может быть использовано при определении остаточных напряжений во внутренних, труднодоступных конструктивных элементах деталей авиационных двигателей. Целью изобретения является расширение технологических воэможно.Ы 2 1693404 А 1 стей способа и повышение точности определения остаточных напряжений во внутренних конструктивных элементах. На внешней поверхности 1 охлаждаемой лопатки турбины закрепляют тензорезисторы 2. Резами А и Б из лопатки вырезают плоский образец 3. Определяют порядок разрезки штырьков внутри образца 3, исходя из условия получения максимального суммарного отклика со всех тензорезисторов. Проводят разрезку штырьков согласно порядку, определенному на ЭВМБлагодаря тому, что штырьки разрезают в порядке, обеспечивающем максймально возможные деформации образца, получают максимальный отклик со всех тензорезисторов, что позволяет определить остаточные напряжения в самих внутренних конструктивных элементах с относительно высокой точностью. 5 ил.10 Изобретение относится к измерениям напряжений в материалах, в частности к способам определения остаточных напряжений, и может быть использовано при определении остаточных напряжений во внутренних конструктивных элементах деталей авиационных двигателей,Целью изобретения является повышение точности.На фиг. 1 схематично изображена лопатка турбины с наклеенными тензорезисторами, на фиг, 2 - плоский образец, вырезанный из охлаждаемой лопатки турбины с подкрепляющими элементами (штырьками); на фиг. 3 - схема действия силовых факторов в поперечном сечении штырька и геометрические характеристики этого сечения; на фиг, 4 - сечение лопатки, разбитое на конечные элементы; на фиг, 5 - эпюры нормальных остаточных напряжений в штырьках и в поперечном сечении лопатки.Способ определения остаточных напряжений реализуется следующим образом,На внешней поверхности 1 охлаждаемой лопатки турбины закрепляются тензорезисторы 2. Резами А и Б из лопатки вырезают плоский образец 3 со штырьками 4. Расчетным путем оп ределя ют шты рек 4, приложение к которому единичных сил и моментов приводит к максимальному значению суммы модулей расчетных сигналов тензорезисторов. Выбор порядка разрядки штырьков 4 осуществляют с помощью расчета на ЭВМ, При этом составляется конечно-элементная схема образца, модегируется разрезка первого штырька, осуществляется его нагружение единичными силами и моментами и вычисляются расчетные деформации в местах наклейки тензорезисторов 2. Затем моделируется разрезка и нагружение второго штырька при неразрезанном первом и т,дВ результате расчетным путем определяют штырек 4, приложение к которому единичных сил и моментов приводит к максимальномузначению суммы модугей расчетных сигналов тензорезисторов т,е. первым разрезается тот штырек, которому соответствуют максимальные расчетные деформации).На электроэрозионном станке разрезают штырек 4 и измеряют сигналы тензорезисторов, после чего по соотношению расчетных и измеренных сигналов определяют действительные силы и моменты, по которым, в свою очередь, определяют остаточные напряжения. Определяют штырек, который будет разрезан вторым на эгектроэроэионном станке, начиная с расчетного определения штырька 4 на ЭВМ (расчетное 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 определение - определение штырька, приложение к которому единичных сил и моментов приводит к максимальному значению суммы модулей расчетных сигналов тензорезисторов) и т,д,Исходные остаточные напряжения вштырьке определяются следующим образом:ООст Ов +ГГ "ГГдэОст Г 8 +Т т 9 )где ув и т, - напряжения, возникающие в штырьке при разрезке лопатки резами А и Б;гг и т - напряжения, освобождающиеся при разрезке -го штырька;О 9 и т 9-дополнительные напряженияот разрезки предыдущих -1 штырьков,Показания тензарезисторов регистрируют и записывают в таблицу после разрезки каждого штырька.На лопатку турбины из сплава ВЖЛ 12 Унаклеивали 10 тензорезисторов типа КФ базой 3 мм, Плоский образец вырезали из лопатки турбины на электрозрозинном станке с программным управлением типа 4532 ФЗ в два этапа: вначале вырезали две двойных, соединенных штырьками 4, пластины по корыту и спинке оцновременно резы А и Б), зачем разрезали пластину, образующую корыто лопаткл в зоне, прилегающей к входной кромке,резом В-В, параллельным входной кромке, делая систему разомкнутой, Порядок разрезки штырьков 4 определяли при помощи метода конечных элементов при условии получения с разрезаемого штырька максимального суммарного отклика на все закрепленные тензорезисторы, При этом конечно-элементная система состояла из 197 б узлов и 3402 элементов, При моделировании разрезки штырьков 4 максимальные расчетные деформации для данной лопатки при нагружении единичными силами возникают в штырьке 4, расположенном ближе к входной кромке, который и разрезался первым, затем разрезался второй штырек, После каждого реза проводили замер деформации по наклеенным тензорезисторам.Изобретение позволяет расширить технологические возможности способа за счет измерения остаточных напряжений в труднодоступных внутренних конструктивных элемейтах типа штырьков охлаждаемых лопаток, максимальные остаточные напряжения в которых примерно в два раза превышают остаточные напряжения в теле лопатки, и позволяет повысить точность определения остаточных напряжений за счет регламентации порядка разрезки штырь 1693404ков, который, в свою очередь, позволяет получать максимальный отклик о деформации образца при разрезке штырьков.Формула изобретения Способ определения остаточных нап ряжений преимущественно в подкрепляющих элементах, расположенных во внутренней полости детали, заключающийся в том, что закрепляют тензорезисторы на внешней поверхности детали, вырезают участок детали с закрепленными тензорезисторами и подкрепляющими элементами, поочередно разрезают внутренние подкрепляющие элементы и измеряют сигналы тензорезисторов после разрезания каждого подкрепляющего элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, предварительно определяют подкрепляющий элемент, приложение к которому единичных сил и моментов приводит к максимальному значе нию суммы модулей сигналов тензорезисторов, разрезают этот подкрепляющий элемент и по соотношению измеренных и предварительно определенных сигналов определяют действительные силы и моменты, действую щие в разрезанном подкрепляющем элементе, по действительным силам и моментам определяют действующие в нем остаточные напряжения, затем повторяют перечисленные операции для остальных подкрепляюших 15 элементов, начиная сопределения подкрепляющего элемента..Хрип ектор В.Гирняк роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина 10 каз 4069 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5