Способ определения остаточных напряжений в поверхностных слоях тела

 

ОПИСАНИE

ИЗОБРЕТЕН Ия (i1! 654849

Оо!оа Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 28.05.63 (21) 838983/25-28 с присоединением заявки № 1918797/25-28 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень т№ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03,79 (51) "j. 1(л,"б 0! Г 5 30

Государстиеннык комитет

CCCP по делам изобретений и открытий (531 УДК 5"1 781 2

* (0ss.s) (72) Автор изобретения

О. Н. Михайлов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХг1ОСТНЫХ СЛОЯХ ТЕЛА

Изобретение относится к механическим способам определения напряжений и может быть использовано для определения остато !1Ii,õ напряжений в поверхностных слоях тел (деталей машин, конструкций, их заготовок, образцов, материалов, соединений и т. д.) практически любой формы.

Известен механический способ определения остаточных напряжений в поверхностных слоях тела, заключающийся в том, что,Q иа поверхности тела выбирают контрольные базы, освобождают участок поверхности, иа котором выбраны базы, от напряжений путем отделeíèÿ этого участка круговой прорезью и измеряют деформации, с0- 1,-, ответствующие непосредственно определяемым напряжениям с изменением только знака (1).

Наиболее близким к изобретению является способ определения остаточных напрян:.еиий, заключающийся в том, что выбирают и измеряют контрольные базы на поверхности тела, выполняют сквозное круглое отверстие или эквивалентное ему цилиндрическое углубление и производят повторные измерения, в том числе для определения деформаций контрольных баз, вызванных местным перераспределением напряжений при выполнении такого отверстия (2). зо

Недостатком этих способов являстся их

I1eI-!!co!;aa точность. Она вызвана не только, cpсд1iсilliс:i! ои;1сдсляемых напряжений Iо дизl я:тр отпер с I lя> .\Iс и ьшеиис Iсото рого связано с у:,!сн", шеи 1 ем чувствительностil, ио и (в основном) возникновением

Iiр:! измерении остаточных напряжений, превып!аю!цих 0,3 — 0,5 предела текучести. пластических ",oil на контрольных базах или вблизи от ш1х.

Цель!о изобретения является повышение точности опреде.!си:Ill остато !ных напряжений в поверхностных слоях тела без увеличения его поврезкдаемостп и трудоемкости определения.

Для достии.ения поставленной цели углублсние выпо,!НЯIОТ в форме п}эя\!Олинейного надреза, шир««.:н:а которого не превышает его глубину, а измерение деформации производят у кро.,!ок надреза в перпендикулярном к не !у иаправ.! IIIIII.

На фиг. 1 и 2 пр дставлеиа с..c iià расположс1и1я надреза и контрольных баз (дат-шков дефор.;.аций или напряже1шй).

Сп;.соо осу111eci nля1от следующим образом.

Для определен!!я остаточных напряжений оо на площад e1ïëoñêîñòè YZ выбирают на поверхности тела контрольную

654849 базу, на которой будут измеряться напряжения или деформации, вызванные местным перераспределением напряжений при выполнении надреза. Продольную ось контрольной базы ориентируют вдоль оси Х.

Для уменьшения искажающего влияния разогрева и деформаций резания, возникающих при выполнении надреза механическим путем, передний край контрольной базы располагают на некотором расстоянии от площадки 1. Для измерения деформаций контрольной базы, закрепляют на ней измеритель 2, например тензодатчик. При его помощи производят начальное измерение ио, Вдоль оси Увыполняют прямолинейный надрез 3 так, чтобы его кромка совпала с площадкой 1. После доведения надреза до заданной глубины и выравнивания температуры при помощи.тензодатчика выполняют повторное измерение и,. Измеряют также глубину и ширину надреза, базу датчика и расстояние от него до кромки надреза. Остаточные напряжения на площадке 1, которая в общем случае не является главной, подсчитывают по формуле

Ео — (n4 — П ), где Š— модуль продольной упругости; д. — цена деления измерителя 2 деформации в относительных удлинениях е, V — коэффициент чувствительности, зависящий от характера распределения определяемых напряжений о „ от формы и размеров надреза, размеров и положения относительно надреза контрольной базы.

Коэффициент V определяют теоретически с использованием соответствующих решений теорий упругости и пластичности, а также путем экспериментального исследования распределения напряжений в окрестности надреза подобного профиля на моделях или на тарировочных пластинах с конкретными надрезами и измерителями деформаций (напряжений), аналогичными тем, которые осуществляют при определении остаточных напряжений описываемым способом.

Последним путем, например, получены зависимости для подсчета коэффициентов

V для случая однородного распределения остаточных напряжений оо с размещением вблизи надреза прямоугольного профиля проволочных датчиков сопротивления.

Зо

Для того, чтобы пользоваться такими значениями V при определении остаточных напряжений, неоднородных вдоль оси Х, кроме тензодатчика 2 на противоположной стороне надреза закрепляют тензодатчик 4.

Деформации измеряют тензодатчиками 2 и 4 и подсчитывают напряжения, усредненные по площадкам 1 и 5.

После окончания измерений неглубокий надрез может быть легко выравнен или заварен.

Определяемые напряжения поперек надреза усредняются по ширине надреза, которая при тензодатчиках с базой 10 мм примерно в 10 раз меньше диаметра цилиндрического углубления. За счет удаления пластических зон от контрольных баз описываемым способом могут определяться остаточные напряжения величиной вплоть до предела текучести.

Описываемым способом можно определять не только остаточные напряжения, но и другие собственные напряжения: напряжения от собственного веса, от предварительного натяга и напряжения в горных выработках.

Формула изобретения

Способ определения остаточных напряжений в поверхностных слоях тела, заключающийся в том, что выбирают и измеряют контрольные базы на поверхности тела, выполняют углубление и повторяют измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, углубление выполняют в форме прямолинейного надреза, ширина которого не превышает его глубину, а измерение деформации производят у кромок надреза в перпендикулярном к нему направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гликман Л. А., Писаревский М. М.

Измерение остаточных напряжений в поверхностном слое крупных изделий с помощью проволочных тензометров. — «Заводская лаборатория», 1951, № 1, с. 75.

2. Михайлов О. Н., Заблудовский В. М., Кирсанова М. А. Определение остаточных напряжений в крупных паковках методом сверления отверстий. Сб. «Термическая обработка и свойства крупных паковок», под ред, П. В. Склюева, «Машгиз», 1959, с. 23, 654849

У (пег. 2

Составитель В. Пискарев

Техред А. Камышникова

Корректор Е. Хмелева

Редактор Т. Морозова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 314/11 Изд. № 258 Тираж 865 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5