Способ определения внутренних напряжений

 

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием способа определения внутренних напряжений по авт. св. № 1177664, основанного на измерении частот собственных колебаний исследуемого объекта до отжига и после отжига и определении внутренних напряжений по разности этих частот. Цель дополнительного изобретения - повышение точности определения внутренних напряжений за счет уточнения значения масштабного коэффициента, связывающего прираш,ение частоты и величину внутренних напряжений, что достигается определением этого коэффициента непосредственно на исследуемом объекте. Нагревают объект на заданную величину прираш,ения температуры, вновь возбуждают в нем колебания на собственной частоте и сопоставляют расчетные температурные напряжения с полученным изменением частоты. Использование способа открывает возможность экономии конструкционных материалов при тех же эксплуатационных нагрузках на объект. fi (Л ND 4 оо оо NJ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1177664 (21) 3716903/25-28 (22) 30.01.84 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (72) П. К. Янышев, Н. Н. Горьков и А. П. Янышев (53) 531.781.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1177664, кл. G 001 1 В B 1177//0044, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием способа определения внутренних напряжений по авт. св. № 1177664, основанного на измерении частот собственных колебаний исследуемого объекта до отжига и посÄÄSUÄÄ 1249330 A 2 (51)4 G 01 В 1704 ле отжига и определении внутренних напряжений по разности этих частот. Цель дополнительного изобретения — повышение точности определения внутренних напряжений за счет уточнения значения масштабного коэффициента, связывающего приращение частоты и величину внутренних напряжений, что достигается определением этого коэффициента непосредственно на исследуемом объекте. Нагревают объект на заданную величину приращения температуры, вновь возбуждают в нем колебания на собственной частоте и сопоставляют расчетные температурные напряжения с полученным изменением частоты. Использование способа открывает возможность эконом ии конструкционных материалов при тех же эксплуатационных нагрузках на объект.

1249330

55

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием способа определения неупругих составляющих внутренних напряжений контролируемого объекта по авт. св. М 1177664.

Цель изобретения — повышение точности определения внутренних напряжений за счет уточнения значения масштабного коэффициента, необходимого для определения составляющих внутренних напряжений, применительно к конкретным механическим параметрам исследуемого объекта, Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемом объекте с поверхностью, обработанной по режиму механической обработки, создающей в поверхностном слое взаимно компенсирующие дефекты, при исходной температуре возбуждают колебания на собственной частоте и измеряют эту частоту, нагревают объект по режиму, соответствующему режиму стабилизирующего отжига, повторно возбуждают колебания после окончания отжига при исходной температуре и определяют внутренние напряжения по разности измеренных частот. По одному пз вариантов изготавливают партию исследуемых объектов не менее 10—

20 шт., после проведения описанных операций измеряют температурный коэффициент э. ектросопротивления каждого объекта, выявляют обьект с наиболее упорядоченной структурой по номинальному значению температурного коэффициента электросопротивления, подвергают каждый объект силовому нагружению в области напряжений, не превосходящих предел пропорциональности, со скоростью, обеспечивающей перераспределение напряжений в объекте, измеряют в процессе нагружения каждого объекта его деформации и по отклонению диаграмм напряжения — деформации других объектов от диаграммы объекта с наиболее упорядоченной структурой определяют пеперераспределяющуюся и перераспределяющуюся при заданной нагрузке составляющие внутренних напряжений.

Для уточнения значения масштабного коэффициента, используемого при перерасчете значений разности частот в значения внутренних напряжений, после выполнения всех необходимых действий над исследуемыми объектами, а именно: после измерения частоты собственных колебаний объекта при исходной температуре после отжига, нагревают объект на заданную величину приращения температуры, вновь возбуждают в нем колебания на собственной частоте, измеряют эту частоту, определяют расчетным путем температурные напряжения при изменении температуры, сопоставляют их с приращением периода частоты колебаний и используют полученный таким образом масштабный коэффициент при определении внутренних напряжений.

З5

Исследуют внутренние напряжения в цилиндрическом стержне из стали 4Х13, имеющем длину 120 мм и диаметр 10 мм.

Обработанный механически стержень подвергают стабилизирующему отжигу по режиму: температура отжига 560 С, время отжига 3 ч, скорость охлаждения до 380 С не более 110 в час.

Частота собственных продольных колебаний стержня, возбуждаемых с помощью магнитострикционных преобразователей, составляет для 20 С (исходная температура) 22570,32 Гц, а для 60 С (заданная величина приращения температуры 40 С)—

22449,21 Гц, что дает приращение частоты собственных колебаний b f = 121,61 Гц.

Температурные напряжения в стержне определяются по формуле где Кт — коэффициент связи температурных напряжений с механическими от внешних силовых воздействий (К = 0,11 для большинства металлов); сер — среднее значение температурного коэффициента линейного расширения материала;

E — среднее значение модуля упругости материала; аТ вЂ” приращение температуры.

В рассматриваемом случае температурные напряжения в стержне d = 1,18 кгс/мм .

Отсюда масштабный коэффициент при определении внутренних напряжений для данного объекта бт

К = — = 0,0097 кгс/мм Гц.

С учетом найденного масштабного коэффициента можно определить, например, результирующую неупругую составляющую внутренних напряжений стержня. Исходная температура 24 С. Частота собственных колебаний контролируемой заготовки в состоянии поставки fg = 21240,44 Гц.

Частота собственных колебаний этой же заготовки после снятия неупругих внутренних напряжений отжигом f — — 23100,02 Гц.

Приращение частоты собственных колебаний заготовки ь f — — -1869,58 Гц.

Неупругие внутренние напряжения б„, = Л(нь К „= -18,04 кгс/мм

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: воспроизводимость определения внутренних напряжений и их количественную связь с напряжениями от внешней силовой нагрузки и повышение точности расчетов элементов конструкций, что позволяет получить экономию конструкци он н ы х м атер и алов.

1249330

Составитель Н. Тимошенко

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 4223 40 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ определения внутренних напряжений по авт. св. Хе 1177664, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, после измерения частоты собственных колебаний объекта при исходной температуре после отжига нагревают объект на заданную величину приращения температуры вновь возбуждают в нем колебания на собственной частоте, измеряют эту частоту, определяют расчетным путем температурные напряжения при изменении температуры, сопоставляют их с приращением частоты собственных колебаний и используют полученный масштабный коэффициент при определении внутренних напряжений.