Способ определения температурных напряжений при заданной температуре

/28 Комитет Российской Федерации .по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ ИЗО(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ЗАДАННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при достоверномопределении температурных напряжений с. удовлетворительной для практических целей точностью/погрешность - 1%/ в различных конструкционныхматериалах и деталях представляющих линейныесистемы, в упругой области деформирования в свободном или защемленном виде. Целью изобетения является расширение области применения способа для определения абсолютных значений и знака температурных напряжений Это достигается за счет того, что изготовляют дополнительно четыре образца, измеряют на них предел текучести соответственно при четырех разных температурах, две иэ которых лежат ниже, а другие две - выше области предполагаемого нахождения характеристической температуры, при которой изменяется угол наклона прямой, характеризующей зависимости предела текучести материала от температуры По результатам измерений на этих четырех образцах находят истинное значение характеристической температуры контролируемого материала и принимают эту температуру в качестве базовой для расчета температурных напряжений. 2 табл. 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано приопределении температурных напряжений(ТН) с удовлетворительной для практических целей точностью в различных конструкционных материалах и деталях, представляющие линейные системы, в упругой области деформирования, в свободномили защищенном виде,Известны способы. когда материал деформируется упругой ТН пропорционально модулю упругости Е, ТКЛР(а) и изменению 10 температуры ЛТ.Причем силовое и температурное воздействие в этом случае подчиняются принципу суперпоэиции,Недостатком его является большое рассеивание ТН, что ограничивает область применения,Известен также способ определения 20ТН, Сущность его состоит в том, что опреде-,ляют термомеханические параметры однородного стабилизированного материала,представляющего линейную систему.По ним определяют температурные деформации и ТН,Недостатком этого способя являетсябольшое рассеивание термомеханическихпараметров, что ограничивает область егоприменения, особенно при определении аб= 30солютных значений с учетом знака ТН,Цель изобретения - расширение обла-сти применения способа для определенияабсолютных значений и знака ТН в пределах от абсолютного нуля до минимальнойтемпературы, при которой контролируемыйматериал теряет упругие свойства.Это достигается тем, что изготовляютдополнительно четыре образца, измеряютна них предел текучести соответственно 40при четырех разных температурах, две изкоторых лежат ниже, а другие две - вышеобласти предполагаемого нахождения характеристической температуры, при которой изменяется угол наклона прямой, 45характеризующий зависимость предела текучести материала от температуры, по результатам измерений на этих четырехобразцах находят истинное значение характеристической температуры контролируемого материала и принимают эту температуру в качестве базовой для расчета температурных напряжений.На фиг. 1 изображена результирующая избыточных сил между частицами (атом) твердого тела (Р), представляющего линейную систему от расстояния между ними, вызванного воздействием температуры в упругой области деформирования,Известно что между частицами твердо-.го тела существуют как силы притяжения,так и силы отталкивания. В результате возникает равновесие системы частиц. В точкего(Р) равна нулю. Это состояние микроравновесия частиц тела при минимальной потенциальной энергии используется вкачества базы - начала отсчета при определении ТН,На фиг. 2 изображена модель образования ТН растяжения на участке о го, т.е. относительно го фиг. 1. При понижениитемпературы на контролируемом теле научастке о-и. под действием тепловой энергии возникают сжимающие избыточные силы Рс, которые вызывают реакцииотталкивания частиц и реактивные температурные силы растяжения Р,р. Они образуютрастягивающие Тн относительно точки микроравновесия го, на участке спада,На фиг. 3 изображена модель образования ТН сжатия на участке постоянства от годо максимальной температуры, при которойматериал сохраняет упругие свойства.Сплошными линиями условно изображено(фиг. 2 и 3) состояние при го, штрихпунктирными (фиг, 2) - ниже го, фиг., 3 выше го, т.е.после дополнительного воздействия температуры относительно гона фиг,4 изображена температурная зависимость предела текучести из однородной стабилизированной стали ЭП 921.Здесь 0-1 определяет ТН растяженияна участке спада, а 0 - 2 ТН сжатия на участкепостоянства относительно оси абсцисс 3-4,Измерение предела текучести осуществляют после выравнивания температуры повсему обьему образца, которое фиксируютпо прекращению приращения контролируемого параметра, например, частоты собственных колебаний образца,Измеренные значения пределов текучести для каждого участка по двум точкам соединяют прямой линией, так как телопредставляет линейную систему.Повы шение точности и уменьшение трудоемкости определения тН достигнуто засчет разделения их на сжимающие и растягивающие составляющие при: абсциссе -характеристическая температура (ХТ), ординате - микроравновесие избыточных сил,вызванных воздейс.вием температуры.Изобретение иллюстрируется следующим примеромИспользована сталь ОЗХ 9 К 14 НБМЗД(ЭП 921), а также для определения ТН урав- нение Отр =а ОсрЕ ср ЛТ2002205 Таблица 1 аблица 2 где акр, Еср - среднее значение ТКЛР и модуля упругости в пределах ЛТ;ЬТ - приращение. температуры от контролируемой, при которой измеряют ТН до ХТ;а - опытный коэффициент, для металлов на участке постоянства а=0,11=сопз 1.Для определения коэффициента (а) изготовляют образцы без образования измененного поверхностного слоя и пластических внутренних напряжений, измеряЮт ТКЛР, модуль упругости и предел текучести, а результаты сводят в табл. 1. ЬТ =500-20 =480 С Лот ==аср Е р ЬТ,Принимаем а=0,11=сопзт. Из заготовки в отпущенном состоянииизготовляют 6 образцов М 17-К ГОСТ 149773. Каждый из них проточен: Ч=46 м/мин,1=0.125 мм/ст, 5=.0,09 мм/об. для ограниче ния измененного поверхностного слоя,Затем .все образцы закаливают сТ=790 С, т=120 мин и охлаждением на воздухе с последующим отпуском при Т=570 С, 1-170 мин. и охлаждением на воздухе.Измерены три значения предела текучести на участке постоянства и три значения 10 на участке спада после выдержки до полного выравнивания температуры по обьему образца 120 мин.). Третья точка на каждом из участков свидетельствует, что тело представляет линейную систему, Значения тем пературных напряжений сведены в табл. 2.(56) Феодосьев В. И. О температурных напряжениях, Десять лекций по сопротив 20 лению материалом, М.: Наука, 1969. Авторское свидетельство СССР М 1186944. кл. 6 01 В 17/04,Формула изобретенияСПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЪХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ЗАДАННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ, заключающийся в том, что изготавливают образцы из однородного 5 стабилизированного материала резанием в чистовом режиме, соответствующем взаимной компенсации дефектов структуры поверхности от силового и теплового воздействия процесса резания, при базовой "0 температуре определяют на этих образцах температурный коэффициент линейного расширения, модуль упругости и опытный коэффициент связи и по этим данным с учетом разности заданной и базовой температур определяют температурные напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа для определения абсолютных значений и знака температурных напряжений, изготавливают дополнительно четыре таких же образца, измеряют на них предел текучести соответственно при четырех разных температурах, две иэ которых лежат ниже, а другие две - выше области предполагаемого нахождения характеристической температуры, при которой изменяется угол наклона прямой, характеризующей зависимость предела текучести материала от температуры, по результатам измерений на этих четырех образцах находят истинное значение характеристической температуры исследуемого материала и приним зт эту температуру в качестве базовой для расчета температурных напряжений,+Т Убд АР ЮР ф/Я ф Составитель А.ЯнцшевТехред М;Моргентал Корректор О.Густ Редактор Л.Народна Тираж Подписное, НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., НЙ. каз роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,