Способ определения характеристики неупругости материалов при циклическом деформировании

 

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики неупругости материалов, и позволяет повысить точность за счет распространения области использования способа на материалы с малым относительным рассеянием энергии при малых амплитудах деформации. На образец из исследуемого материала в каких-либо двух точках его поверхности прикрепляют датчики, регистрирующие деформацию одного направления, например продольную, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, возбуждая его продольные или изгибные колебания, измеряют величину деформации в одной из точек в момент времени, когда величина деформации в другой из точек принимает нулевое значение, и по ее величине определяют искомую характеристику материала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 О1) .

А1

Г 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4361269/25-28 (22) 07.01.88 (46) 23.10.89 Бюл. Р 39 (71) Инстит"ут проблем прочности

АН УССР (72) В.В.Иатвеев и Б.С.Чайковский (53) 539,32(088.8) (56) Иванов И.П. Изследване на явлението деформационен хистерезис при цикличен опьн (натиск): Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. СоАия, ВИСИ машинно-электротехнический институт "В.И.Ленин "

1978, 30 с. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕУПРУГОСТИ ИАТЕРИАЛА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ДЕФОРЫ1РОВАНИИ (57) Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к способам опреИзобретение относится к области исследования Аизико-механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики неупругости материалов.

Цель изобретения — повышение точности за счет распространения области использования способа на материалы с малым относительным рассеянием энергии при малых амплитудах деАормации.

На чертеже показаны граАики изменения во времени напряжения E(t) и продольных деформаций Е,(t) и с (t) в точках 1 и 2 на поверхности образца, имеющих различные амплитуды деАорма1 ций (E и E ) а также значения с

2 деления характеристики неупругости материалов, и позволяет повысить точность за счет распространения области использования способа на материалы с малым относительным рассеянием энергии при малых амплитудах деформации.

На образец иэ исследуемого материала в каких-либо двух точках его поверхности прикрепляют датчики, регистрирующие деформацию одного направления, например продольную, подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, возбуждая его продольные или изгибные колебания, измеряют величину деАормации в одной из точек в момент времени, когда величина деАормации в другой из точек принимает нулевое значение, и по ее величине определяют искомую характеристику материала. 1 ил. и деформации <(с) в моменты времени, когда соответственно напряжение

6 (t) = 0 и деформация с, (t) = О.

Способ осуществляют следующим обраэом.

На образец из исследуемого материала в каких-либо двух точках (1 и 2) его поверхности с различным уровнем продольной деформации прикрепляют какие-либо датчики продольной деформации, например приклеивают проволочные или Аольговые тенэореэисторы, и подвергают образец циклическому гармоническому деформированию в условиях линейного напряженного состояния, например с помощью электромагнита возбуж1516857 дают его продольные или изгибные колебания. Снимаемые с датчиков продольной деформации электрические сигналы

8<,(t), E (t) усиливают, определяют отношение амплитуд деформаций Ео,и т е. Ж = Fo/ op подают сигналы на измерительное устройство, измеряют величину, продольной деформации

E<(t) в момент времени, когда другая деформация f (t) принимает нулевое значение, и по величине, судят о характеристике неупругости материала. При этом в случае степенной зависимости искомой характеристики неупругости материалов от амплитуды деформации величину деформации, измеряют. при каких-либо двух фиксируемых значениях ее амплитуды Ед,, где j 1,2. (И

В качестве характеристики неупругости материала используют относительное рассеяние, энергии

Ч = — — ) (1)

gW

25 где kw — необратимо рассеянная энергия в единице объема материала за цикл его деформирования с амплитудой деформации Яр (амплитудой напряже- 30 8 ), W — - удельная энергия упругой деформации материала (w = — У, Е,) ..

45 (4) из которой определяют значение коэффициентов а, и записывают искомую

« зависимость относительного рассеяОтносительное рассеяние энергии, соответствующее амплитуде продольной деформации ©, вычисляют по формуле

2- *()

40 (1- 7Е, » (е!

1п p„) где п = — —, - — 1 ° (3) »)

В общем случае зависимости характеристики неупругости материала от амплитуды деформации измеряют величину де<формации,(при ш Фиксированных ! (д . 50 значениях ее амплитуд Я,, где 1, 2,...,m, составляют систему уравнений ния энергии (1) от амплитуды продольной деформации Е« в виде

+ (EÄ) =2 (5) « а, « а.. а= 2и — —1 — Ф (6) где

= E«sin (ы t +Ф ) (7)

Е =C sin (ш t +I ), (8) где у",, — углы сдвига. Фаз между сигналами напряжения и деформации в окрестности соответственно точек 1 и 2 на поверхности образца, определяющие значение характеристики неупругости материала (относительное рассеяние энергии Ф ) для соответствующих уровней амплитуды деформации (Е.М и Е02 ):

1 O Ы о ) = 2 я s i n g 1 g 2 l Г (9 ) ф g (E ц) = 2 я sing 2е / тогда регистрируемая величина Ei одной деформации, например E (t), в момент времени, когда. другая деформация Ez (t) принимает нулевое значение, будет связана со значениями характеристики неупругости материала

Ч,и (см.формулы (9))следующим образом:

6 =,р п (г;- )Ъ „(P;r,) 1= -% (, -ч,) . (10)

2н

Зависимости (2) и (5) получены следующим образом, За основу взят известный эффект наличия сдвига фаз между сигналами напряжения и деформации при циклическом деформировании материала. Предполагая зависимость величины этого сдвига от уровня амплитуды деформации, можно для случая синусоидального закона изменения во времени напряжения растяжения-сжатия з пюс (где д - амплитуда напряжения, (u — угловая частота, t — - время) записать изменение продольных деформаций E< (t) и Е (с) в окрестности каких-либо двух точек 1 и 2 на поверхности образца с различным уровнем амплитуд деформаций (Eo< и

Е ) в виде

57 а М а . Е, 1(17) !

Ц(Е, а Ео . (14) Здесь n k — 1, 30

5 15168

В случае степенной зависимости регистрируемой величины Р< от амплитуды одной из деформаций, например са

5 (о ) = a Еог (11) где параметр k и коэффициент а вы «1,ca числяются через значения, для двух фиксируемых значений амплитуды 10 () (t) деформации,, E, aw)

1n ;, 1с = — Ът (12)

Ее! (%) ф 0< Ф г1 — ;,—,,(з> (Е,< )

l зависимость искомой характеристики неупругости материала Ч от амплиту- 20 ды деформации, определится выражением

25 а = 2 - — — „> (15)

1 — аеп ) о где Ж= —— (16) от

Как видно, для значений амплитуд деформации со, равных Е,, где j=1,2, (а1

f выражение (14) с учетом (15), (13) н (11) примет вид формулы (2) .

В общем случае зависимость деформации, от амплитуды деформации

Ф при эаданном отношении Ж можно представить в виде полинома коэффициенты а, которого определяются из системы уравнений (4). Имея значения а,, где i = 1,2,...,m, зависимость искомой характеристики неупругости материала ч от амплитуды деформации E,îïðåäåëèòñÿ полиномом (5) степени, m, Формула изобретения

Способ определения характеристики неупругости материала при циклическом деформировании, заключающийся в том, что, образец материала подвергают циклическому гармоническому деформированию и регистрируют величины двух различных деформаций на его поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, величины деформаций регистрируют в одном направлении в точках, соответствующих разным амплитудам дефор1 маций, величину деформации в одной из точек регистрируют в момент времени, когда величина деформации в другой из точек принимает нулевое значение, и по ее величине определяют искомую характеристику материала.