Способ оценки прочности при сдвиге клеевого соединения керамического обтекателя

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности при сдвиге клеевых соединений оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца. Размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей. Соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле. Технический результат: повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет замены испытаний натурных изделий их моделями, воспроизводящими условия работы клеевого соединения. 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности при сдвиге клеевых соединений оболочек типа тел вращения.

Известен способ определения прочности клеевых соединений (ГОСТ 14759-69 Клеи. Метод определения прочности при сдвиге). Известен способ определения прочности клеевых соединений (РТМ 1. 2. 126 - 88 Клеи. Метод определения прочности при сдвиге клеевых соединений листовых неметаллических материалов). Сущность методов заключается в определении разрушающей силы при растяжении образца, склеенного внахлестку, усилиями, стремящимися сдвинуть одну половину образца относительно другой. Основным недостатком этих методов является наличие краевого эффекта: наибольшие уровни напряжений реализуется на краях образцов и кроме касательных напряжений появляются нормальные напряжения (напряжения отрыва).

Наиболее близким из них по технической сущности к заявленному решению является способ определения прочности при осевом сдвиге клеевых соединений трубчатых образцов (ОСТ 1 90 358-84 Клеи. Метод определения прочности вспененных клеевых соединений металлов при осевом сдвиге образцов типа «труба в трубе»), включающий нагружение клеевого соединения образца телескопического типа сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг по поверхности склеивания внутренней части образца относительно внешней в направлении его оси и определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения. При этом распределение напряжений вдоль образующей в клеевом слое образца имеет равномерный характер.

Однако данный способ определяет лишь прочность на сдвиг клеевого соединения образца, которая в определенной степени характеризует технологию сборки образца и качество используемого сырья, не позволяя в полной мере оценить свойства узла соединения натурного изделия.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет замены испытаний натурных изделий их моделями, воспроизводящими условия работы клеевого соединения.

Поставленная задача достигается следующим образом.

Способ оценки прочности при сдвиге клеевого соединения керамического обтекателя, включающий определение величины разрушающей силы и соответствующих перемещений при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца, отличающийся тем, что размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей, при этом соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле:

где σэкв. узла - максимальное значение эквивалентных напряжений в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя; σэкв. модели - максимальное значение эквивалентных напряжений в клеевом слое модельного образца; F - усилие, сдвигающее внутреннюю трубу модельного образца; D - диаметр клеевого слоя модельного образца; L - высота клеевого слоя модельного образца.

При построении конечно-элементной модели клеевого соединения керамического обтекателя и модельного образца в качестве критерия разрушения клеевого слоя при действии осевой силы принимается максимальный уровень эквивалентных напряжений (критерий Мизеса). Конечно-элементная модель построенная в системе FEMAP-NASTRAN, состоит из конечных элементов типа SOLID, позволяющих определять касательные и эквивалентные (по Мизесу) напряжения в клеевом слое. Модель учитывает геометрические параметры, действующие нагрузки и физико-механические характеристики материалов узла соединения контролируемого натурного изделия и образца.

Выбранные (рассчитанные) по предложенной модели размеры образца и площади склейки керамики с металлом обеспечивают соответствие напряженного состояния клеевого соединения модельного образца напряжениям, возникающим в клеевом соединения контролируемого натурного изделия, как по характеру распределения напряжений, так и по соотношению между компонентами напряжений.

Предлагаемый способ оценки прочности при сдвиге соединения керамического обтекателя реализуется следующим образом.

Схематичное изображение используемого для реализации заявляемого способа модельного образца телескопического типа приведено на фигуре 1. Модельный образец состоит из металлической вставки 1, моделирующей шпангоут обтекателя, представляющей собой круглый тонкостенный цилиндр с основанием и центрирующим отверстием, а также цилиндрического керамического кольца, моделирующего оболочку обтекателя 2. Керамическое кольцо и металлическая вставка соединяются клеевым слоем 3.

Схематическое изображение образца телескопического типа, установленного в приспособление для испытания, приведено на фигуре 2. Приспособление для испытания состоит из пуансона 4 и опоры 5 для установки на испытательную машину.

Образец устанавливают в специальных приспособлениях между опорами, испытывают на сдвиг с записью диаграммы «нагрузка-перемещение», определяют прочностные и деформационные характеристики клеевого соединения образца и по полученным результатам оценивают прочность и жесткость при сдвиге соединения контролируемого натурного керамического обтекателя, сравнивая их с заданными базовыми значениями.

Для проведения испытаний по заявляемому способу не требуется создания специальных нагружающих устройств, достаточно наличия стандартной универсальной испытательной машины.

При изучении других технических решений в данной области техники установлено, что рассмотренные в способе отличительные признаки ранее не встречались, способ соответствует критерию изобретения «новизна» и обеспечивает достижение указанного технического результата изобретения - повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей. Таким образом, заявляемое техническое решение - способ соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ может найти применение в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ для оценки прочности при сдвиге клеевого соединения керамического обтекателя и контроля клеевых соединений различных оболочек вращения.

Способ оценки прочности при сдвиге клеевого соединения керамического обтекателя, включающий определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца, отличающийся тем, что размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей, при этом соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле:

где σэкв. узла - максимальное значение эквивалентных напряжений в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя; σэкв. модели - максимальное значение эквивалентных напряжений в клеевом слое модельного образца; F - усилие, сдвигающее внутреннюю трубу модельного образца; D - диаметр клеевого слоя модельного образца; L - высота клеевого слоя модельного образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам, и позволяет испытывать полимерные композиционные материалы (ПКМ) на сдвиг в плоскости листа, а точнее высокомодульные углепластики, с укладкой слоев под углом ±45°.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Способ включает шаговую резку наклонными ножами клиновых листовых образцов в направлении увеличения их ширины, регистрацию усилия резания и определение ширины образца при каждом резе, на основании которых строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания, по которому устанавливают минимальное значение ширины образца в зоне резания, где усилие резания достигает максимального значения.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытаний материалов на сдвиг и кручение и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит нагружающий и опорный стержни, снабженные тензодатчиками, между которыми размещен образец.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды.

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях. Сущность: осуществляют индукционный нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры со скоростью 5-50°C/с и определяют искомые характеристики.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам обеспечения непрерывного контроля состояния твердотопливных зарядов ракетных двигателей.

Изобретение относится к области испытательной техники. Устройство включает насосную станцию, гидрораспределители, гидроцилиндры, динамометры, рычажную систему, механизмы электрические прямоходовые, автоматическую систему управления.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для создания циклических нагрузок внутренним избыточным давлением воздуха при испытаниях на ресурс фюзеляжей и других авиационных гермоотсеков.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для мониторинга напряженности механических конструкций при их эксплуатации или проведении сертификационных ресурсных испытаний.

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для создания циклических трапециевидных программ нагружения избыточным давлением воздуха при прочностных испытаниях на ресурс фюзеляжей и других авиационных гермоотсеков.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к установкам для ресурсных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов нагрузками, создаваемыми внутренним избыточным давлением сжатого воздуха.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для тепловых испытаний авиационных конструкций. Установка содержит вентиляторы, электрические воздухонагреватели, термокамеру, коллекторы газообразного теплоносителя, датчики температур, систему автоматического управления, систему эвакуации отработанного теплоносителя.

Изобретение относится к системам безопасности в чрезвычайных ситуациях и может быть использовано для взрывозащиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний образцов и фрагментов пространственных коробчатых (сварных, клеесварных, клепанных или клееклепанных) конструкций.

Изобретение относится к системе и способу измерения усталости для механических деталей летательного аппарата, например самолета, а также к способу технического обслуживания летательного аппарата.

Изобретение относится к области оперативного дистанционного мониторинга зданий и сооружений при исследовании их прочностных свойств в условиях вибрационного воздействия естественного и техногенного происхождения. Сущность технического решения заключается в способе мониторинга зданий и сооружений, включающем измерение посредством, по крайней мере, одним датчиком параметров вибрации объекта, синфазно измеряющим три ортогональные проекции вектора ускорения, и состоит в том, что предварительно устанавливают датчик на элемент строительной конструкции здания или сооружения, ориентируя три его ортогональные измерительные оси в направлении главных осей симметрии здания или сооружения, одна из которых вертикальная, регистрируют измеренные проекции линейного ускорения микроколебаний под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения на ортогональные измерительные оси датчика, центрируют измеренные проекции линейного ускорения, выделяя полезный сигнал вычитанием из измеренного сигнала проекций вектора силы тяжести g на три ортогональные измерительные оси датчика, вычисляют амплитудочастотные характеристики проекций линейного ускорения по трем ортогональным осям с использованием прямого преобразования Фурье для зарегистрированного сеанса измерений, производят сглаживание сплайновой моделью амплитудочастотных характеристик проекций линейного ускорения по трем ортогональным осям, определяют визуально точки перегиба реализаций сглаживающих функций, аппроксимирующих амплитудочастотные характеристики проекций линейного ускорения по трем ортогональным осям, и соответствующих им амплитуд и частот измеряемого сигнала, производят ранжирование полученных оценок частот сигнала в порядке убывания их амплитуд, при этом принимают, что частота, которой соответствует наибольшая амплитуда, является частотой основного тона собственных колебаний здания или сооружения, а остальные частоты являются обертонами сигнала, нумерацию которых осуществляют в порядке убывания соответствующих им амплитуд, находят среднеквадратические оценки определяемых частот по точкам пересечения прямой, параллельной горизонтальной оси отсчета частот измеряемого сигнала, проходящей через локальный максимум по амплитуде, соответствующей частоте анализируемого тона собственных колебаний здания или сооружения, со сглаживающей моделью, представляющей совокупность числовых оценок амплитуд, увеличенных на величину среднеквадратической ошибки их оценивания, с последующим проецированием данных точек на ось отсчета частот измеряемого сигнала. Технический результат заключается в повышении точности и оперативности экспериментального определения характеристик собственных колебаний эксплуатируемых зданий и сооружений при исследовании их прочности в процессе мониторинга. 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности при сдвиге клеевых соединений оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца. Размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей. Соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле. Технический результат: повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет замены испытаний натурных изделий их моделями, воспроизводящими условия работы клеевого соединения. 2 ил.

Наверх