Способ определения внутренних напряжений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН н 80828811 ЗШ С 01 В 5/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) .Горьковский политехническийинститут им.А.А.Жданова и Горьковскаянаучно-исследовательская лабораторияиспытания материалов МРФ(56) 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2719517/25.-28,кл. С 01 В 5/30, 1979.2, Патент США Р 3765230,кл. С 01 В 7/16, 73-88, 1973 (прототип) .(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХНАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в том, что висследуемом объекте вырезают участокповерхности и регистрируют деформациюна вырезанном участке, по которой судят о внутренних напряжениях, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений, деформацию регистрируют по перемещению торца вырезанного участка,-.Ы: ): - С:;гЛ И ПЕ) РЕЗ 11 ГатЯМжрн(лх г Зг)г г;,гчпц цг) ., г Ог;б) а я-ляютс 5; срав 2 итррльно низкая точностьг 2., Ч 1; ВЫГЗЕОЛИВ Д 1)ИЕ,у (.л сп;.:",. (-;Тельно низкац "очностьоеш". Сто: ". Олько пл)оск 0-ьапряже нное0 СГ 05) НИ -. И НЕ ОЯРТ ) ЫТЬ ОП) Г:ПЕЛЕНЕ Б Е,Ц(г И )Я т.) - 1 ь г й К СП О Н Е Н ТЫ Д гф ОРМЯ- ий ,и няпояжений), направленной перпендикулярно .: Поверхности исследуег) С мого Объекта. Сгссоб пе позволяет изМсрятЬ Нанря.:Ения Прн КруЕНгп ЗМЕРЕНИР г 1 ефоРМЯЦИИ и НЯПРЯ)ЕНИй) Вобъмах исс.цедуемого объекта, расположснных ня )язличной Глубинс От г 0- ВРРНС СШ, ВОЗМОЖНО ТОЛЬКО ПРИ ОП 1) Ег)Е г,. - рагЕЛЬ)ЬВСООТНОШЕ)ИЯгк и1 Е т Н Я В) (-", 3 Я Н Н 0 Г О г 3 Е т К Я И Г Ц У О и НЫ Е 12 (,Ц)-;г З ТОК Для ОПРЕгЕЛЕНИЯ ДЕ)ОР" маций Вн; тренних огбъеьОв по показа вниям т-нзоатиков ) рзещеннх няторцевой поверхности ВырезанногоУЧЯСТКЯ, ПРИМЕНЯЮТ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗКСПЕ" риментяльц(0 градуировочные зависимости, внослгре дополнительные погреп - ности), .,(р 21)енение тепзодятчикОВ су-щественнс ограничивает возможность измерения деформации малых объемовяггяжеии я тяк)Р п)н пов 1) Рнныхост,)т:). )ЕгЬ ЦОСТИ)ЯЕТСЯ ТЕМ ЧТО дЕ формацию регистрируют цо перемецениюГоца Вывезенного участка,Способ иллюстрируется чертежами.В исследуемом объекте 1 вырезают участки 2 в ( Ка и) торцах предварив ТЕЛЬНО НаНЕСЕНЫ РИСКИ ), 2 ЗМЕ)С 1 Я 11 роводятся с ЛОМО 1 ью поибора 6.Способ Осуществляется с)едующим Образом:1.а исследуемсм уч;1 сКе )ня 1 оелт 01;КИЕ РИСИ 5 НЯПРИМЕР) С О. МОШЬЮ Я.ГМЯ З)ьр 5 1 )ибО 1 рг МО - собом, обозначают 1 ача)ьцые коор;иваты Огсчета перемещений будущего торя выоезаемого гч;с;ка 23 4д зятем с применением электрсэррсзионной или других Видов обработки ня заданную глубину в задяньгх направлеНИ Я",. ПР 0 Р З З 1 ЮТ К 0,1Ь ЦР В ЫЕ ИЛИ Г 0 1 3 Мат 5.РСК.Е ОТВРРСтИЛ. ОТДЕЛЯЮЩИЕ СтОсновного массива объектауча:тки2,ч или -, Восприн 2 маюшие деформацииа.гери 5 ЛЕ и преоб)аз) юЦ)е их В; еРеЕцсния С)бС тБЕ ННЫХ торно О КОТО -гЬцо ,З ВЕ().НО)0(-гУ(Я. - ,Ы; ИС ЦЯЮВНУОЕ)НИЕ НЯПРЛжгНИЕг"., фИГ ПОКаЗЯН ПРОСейШй СЛУЧай,когда в результате Вь:сверливаниякольцеього отверс:ия торец вырезац -ного участ 1 я 2 п)рвоначально имевшеГО ВЫСОТУ ) П)ЕМЕЩЯЕТСЯ В ПОЛЬ КСординаты 7 , на величину а 2 . Приодноосном напряженом состоянии перемещение У на базе , определяет на" пряжение действующее в материале в направлении оси г,я фиг,2 и 3 показан случай, когда торец Вырезанного участка 2 переме 1 цяется Б напра Блении Оси Е и няк 1 с нлссл н. угол х н причем риски 5 на02)це с ецаВтся Относительно сВОих ПЕР 1 ОНЯЧЯЛЬ 2 ЫХ КОС РДИНатИ г На Величину 11 )( и а . Б зтом случае имеет место градиент напряжений по Вырезанному участку 2 и нагряжения МОГут быть Бьчисле.ны по изБестньцзависимостям сопротивления материалов и теории упругости.На фиг.А приведен случай, когда торец образованного высверливанием кольцевого отверстия под действием напряжений кручения поворачиваетсявокруг оси 2 на угол сд , что можетбыть определено по относительному смещению рисок 5,На фиг.5 показан случай измерениядеформации внутреннего объема материала 1 на базе, определяемой разностьювысот вырезанных участков 2 и 3 с помощью прибора б.На фиг.б показан случай применения способа для определения трехосноОго состояния объекта 1 зоны сварногошва. При этом предполагается, чтоимеются условия для вырезания участков 2,3 и 4 в направлениях осей, определяемых главными напряжениями Й,6 и Б в прямоугольной системе коор.динатДля измерения величин 1 6 иБ в объеме металла вырезают участки2,3 и 4 с исходными базами , Р, 8 20при этом определяют перемещенияторцов участков 2,3 и 4 - й 1, й 2и й 3, по которым вычисляют относительные деформации Е, Е и з в соответствующих направлениях осей Х , 25У и 7 . По известным соотношениямтеории упругости определяют главные напряжения Ь, Ь и ЬНа фиг.7-11 показан случай определения объемного напряженного состоянияО в "слоях", определяемых глубинами Ь,Ь для случая, когда доступ к внутренним объемам материала исследуемой детали возможен только с одной поверхности (например Х- У ).35На фиг.б на выбранном участке поверхности исследуемого тела рисками 5 обозначают базу измерения деформаций в выбранном направлении оси Х Направление оси 2 определяют ориента цией вырезанных участков 3 и 4.На фиг.8 показано прорезание призматической замкнутой по периметру щели глубиной 6, в результате чего образуется призматический участок в 45 виде выступа. В результате освобожде ния этого участка риски, нанесенные на его поверхности, смещаются относительно первоначального положения на величину а Х, , а торец выступапо оси Л смещается на величину ЛВеличины а Хи а определяют вели.чины деформации по осям Х и у., дляслоя 1 и могут быть использованыдля расчета налряжений.На фиг.9 показана первая стадияоперации удаления участка 2 для павследующего измерения напряжений в слоеДля этого в образце 1 прорезаютщели, в результате чего образуетсяизмененный участок 2, участки 3 и 4после прорезки этих щелей вследствиесвоей упругости выпрямятся и займутпервоначальное положение по осиопределяемой базой Б,На фиг,10 показана стадия, когдаучасток 2 удален и подготовлены условия для измерения напряжений вслоеНа фиг,11 показано положение, когда прорезаны новые щели на глубинуЪ, + Ъ и торцы участков 3 и 4 переместились по оси Х на Д Х , а по оси2 - на й Ъ . По величинам 21 Х иЬЪ могут быть определены напряженияв слое и . При этом в расчете берут.йХ с поправкой, учитывающей угловоеперемещение участков 3 и 4 после повторной прорезки щелей.На фиг.12 показано положениеучастков 3 и 4 после удаления участка2 для измерений напряжений в болееглубоких слоях,На фиг.13 и 14 показан вариантпрорезки щели, когда образуется участок 3 в форме призматического флажка, освобожденного от основной массыисследуемого объекта 1 с трех сторон,в остальном последовательность операций аналогична вышеописанной.Изобретение позволяет повыситьточность определения внутренних напряжений путем уменьшения размероввырезаемых участков (в связи с ис -ключением операции наклейки тенэодатчиков) и за счет более точного измерения деформации по перемещению тор -цов вырезаемых участков.