Способ ресурсных усталостных испытаний конструкции при случайном нагружении

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК,. 1796 я)5 6 01 И 3/32 ГОСУДАРС ВЕДОМСТВ (ГОСПАТЕ Н ННОЕ ПАТЕНТНСССРСССР) ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ 1,. 2(21) 4857363/28 .: .(57) Изобретение относится к механическим. (22) 06.08.90,: .испытаниям, кспособам ресурсных устало- (46) 23.02.93, Бюл, Ит 7 .; ., стных испытаний при случайном нагружении. (72) Г,В.Сулаквелидзе Цель изобретения - повышейие точности без (56) Школьник Л.М. Методика усталост- увеличения чйсла образцов в партии, Испыных испытаний, - М.: Металлургия, 1978, тывают при случайном циклическом нагружес.54-64 . -. нии партию образцов или элементовМетоды испытаний на усталость приконструкции на заданной базе числа циклов, эксплуатационных режимах нагружения Определяют число разрушенных образцов ГОСТ 25;507 - 85. Издательство стандартов, или элементов и изменение жесткости 1985, с. 20-25:неразрушенных, по которым судят об ос.- таточной дол говечности неразрушенного (54) СПОСОБ РЕСУРСНЫХ УСТАЛОСТНЫХ образца. Определяетраспределениедолго- ИСПЫТАНИЙ КОНСТРжЦИИ ПРИ СЛУ- вечностей,покоторомусудятовероятности ЧАЙНОМ НАГРУЖЕНИИ .: . разрушения по заданной базе, 2 ил. Изобретение относится к области уста- тии образцов на заданной базе, по которымлостных испытаний, к способам ресурсных. судято ресурсе конатрукции при эксплуатаусталостных испытаний. при случайном ционном случайном нагружении.нагружении. Известны способы ресурс- Недостатком прототипа является то, чтоных испытаний, при которых определяют при малом числе образцов в партии нужнадолговечности образцов при циклическом достоверность определения характеристикнагружении на заданном уровне напряже-: усталостной долговечности. Целью предния пружины образцов и определяат числолагаемого технического решения являетсяразрушенных образцов, па которому судят: повышение точности без увеличения числа,о вероятности разрушения. образцов партии,Недостатком подобных способов явля- На фиг, 1 представлены зависимостиется то, что они не предусматривают доста- . вероятности разрушения при различныхточно достоверного моделирования: .числах циклов случайного нагружения, опслучайного процесса нагружениячто сни- рвделенные различными способами; на фиг,жает достоверность результата при случай-. 2 - зависимость остаточной долговечности. ном нагружении. Наиболее близким к ототносительногоизмененияжесткости.заявленномуявляетсяспособресурсныхйс- Устройство для реализации способапытаний, при которых нагружают партию представляет собой испытательную машиобразцов, определяют долговечность при . ну, позволякицую нагружать образцы илислучайном нагружении и меру рассеяния . элементы койструкции случайной цикличедолговечности по числу разрушенных в пар- ской нагрузкой, соответствующей по своимпараметрам условиям эксплуатации конструкции и статически нагружать образцы или элементы конструкции, снабженную средствами измерения напряжений и деформаций в объекте испытания,Способ реализации следующим образом, Партию образцов или элементов конструкции испытывают циклической случайной нагрузкой, соответствующей по своим параметрам эксплуатационной нагрузке, на базе циклов, соответствующей условиям эксплуатаций к требованиям по надежно-. сти работы конструкции. Определяют число разрушенных образцов (или элементов). Оставшиеся неразрушенными после циклического нагружения объекты испытания нагружают. статически до разрушения, Предварительно строят тарировочную кривую зависимости .остаточной циклицеской долговечности от изменения жесткости. В результате определяют кривую распределения долговецностей по всей партии образцов - часть партии образцов, разрушенная при циклическом нагружении позволяют определить вявном виде кривую распределения вероятности разрушения при числе циклов менее. базы, заданной условиям эксплуатации, Определив распределение в оставшейся части партии образцов остаточной прочности, можно спрогнозировать распределения остаточной долговечности и, тем самым "достроить". распределения вероятности разрушения при числе циклов более заданной эксйлуатэционной базы, т.е. уточнить характеристики распределения, нэпрймер, среднюю долговечность и среднее квадратичное отклонение или уточнить вероятйостьразрушения при эксплуа.тационной базе числа циклов,. Первая партия из 10 образцов стеклопластика (ППН+ЗДТ) подвергалась квазислучэйному нагружению, распределение амплитуд которого подчинялось нормальному закону, а среднее. значение напряжения и среднее квадратичное отклонениезадавались соответственно 0,45 разрушающего и 0,2 разрушающего при статическом нагружении. Относительное число. разрушенных на данной базе образцов трактовались как вероятность разрушения при нагружении данным числом циклов, Результат испытания - вероятность разрушения от числа циклов нагружения показан на фиг. 1 кривая 1,Предварительно определялись тарировочная зависймость изменение модуля Юнга - остаточная долговечность (О/00); для чего образцы подвергались циклическому нагружению с эквивалентными случайному контролировалэсь жесткость образцов (фиг,2). Одновременно с испытанием образцовпервой партии определяли изменение жесткости (модуля Юнга) в осевом направлении5 образцов, по которому на каждой базе строили кривую распределения долговечностейс учетом долговечностей кэк разрушенных,так и неразрушенных образцов. Например,при нагружении на базе 100 циклов раэру 10 шился 1 образец из 10, что трактуется без.учета остатоцных долговечностей каквероятность разрушения 100. Однакоизмерение остаточных жесткостей и определение по ним остаточных долговеч.15 ностей после построения наиболее близкойк полученным значениям кривой нормального распределения позволило уточнить вероятность разрушения на базе 100 циклов -полученная величина порядка 4,500, Таким20 же образом уточнялись вероятности разрушения при остальных контролируемых базах - кривая 2,Для получения кривой распределениявероятности разрушения по числу циклов25 нагружения дополнительно испытываласьвторая партия иэ 30 образцов. В результате,образцы из обеих партий составили группуиэ 10 образцов, по которым строилась кривая вероятности разрушения от числа цик 30 лов нагружения (кривая В), где вероятностьтрактовалась как относительное число разрушенных образцов, Поскольку объединенная группа была достаточно большой,полученная кривая служила в качестве до 35 стоверной, с которойсравнивались кривые1 и 2, Как видно из фиг, 1, кривая 2, построение которой не требует испытания дополнительных образцов, значительно ближе ккривой В, например, при определении веро 40 ятности разрушения на базе 10000 циклов спомощью заявленного способа допускаетпогрешность относительно вероятности,определенной на большой партии образцов, равную 8 в то время, как вероятность45 определенная на партии иэ 10 образцов до: пускает погрешность 25, т.е. в 3 разабольше:; На малых базах погрешность прототипа еще выше, что подтверждает достижение поставленной цели - повышение50 точности.При определении остаточной долговечности стеклопластика использоваласьизменение жесткости - остаточная долговечность. Можно было бы определять долго% вечность и иными методами, например, поостаточной прочности, которая лучше коррелирует с циклической долговечностью.чем остальная жесткость, однако при этомпришлось бы разрушить оставшиеся неразнагружению параметрами и одновременно рушенными образцы, что потребовало бы1796 о 82 10 испытывать новую партию на каждой базе испытания, При испытании металлических образцов можно использовать иные параметры состояния материала, коррелирующие с остаточной долговечностью (твердость, электросопротивление. пластическая деформация и т.д.),формул а изобретения Способ ресурсных усталостных испытаний конструкции при случайном нагружении, заключающийся в том, что партию образцов материала конструкции нагружа-. ют циклйческой Эксплуатациойной нагрузкой на базе испытания, соответствующей гарантированному ресурсу конструкции, и определяют при этом нагружении число неразрушенных образцов партии, с учетом которого судят о вероятности разрушения конструкции,отличающийся тем,что,Таким образом, заявленный способ по.зволяет существенно снизить погрешность (более, чем в 3 раза) определение вероятности разрушения при сохранении числа ис пытываемых образцов, т.е. достигнутьпоставленную цель - повысить точность испытания,с. цельо повышения точности без увеличения числа образцов партии, неразрушенные образцы партии подвергают дополнительному циклическому нагружению, повреждающее действие которого эквивалентно повреждающему действию эксплуатационной нагрузки, и определяют зависимость остаточной долговечности этих образцов от изменения параметра их состояния, коррелирующего с остаточной долговечностью, а о вероятности разрушения конструкции судят с учетом этой зависимости.1796982 Р 6 У Составитель Г. Сулаквелидзедактор Т. Иванова Техред М;Моргентал Корр Н: Ревская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 1 аказ 647 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж-ЗЬ, Раушская наб;, 4/5