Способ определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации

 

AH Белорусской ССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ

КОНСТРУКЦИИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Изобретение относится к испытаниям материалов и элементов конструкций, а именно к способам определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации.

Известен способ определения усталостного повреждения конструкций, подверженных повторно-переменному нагружению, в котором к конструкции прикрепляют датчик напряжений и испытывают в лабораторных условиях при нагрузках, моделирующих эксплуатационные напряжения. Затем аналогичные сигналы с датчика регистрируют при эксплуатационном испытании и определяют переходный коэффициент для расчета сроков осмотров и ремон тов (1).

Недостатком этого способа является низкая

15 точность определения усталостного повреждения в связи со сложностью учета нагружения одиотнпных конструкций.

Наиболее близким по технической сущности

20 и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации, заключающийся в том, что измеряют напряжение в зоне наименьшей усталостной прочности конструкции и по результатам измерения судят о степени эталонного нагружен ия.

Перед началом нагружения к конструкции прикрепляют чувствительный элемент, имеющий усталостную прочность на порядок ниже, чем прочность исследуемой конструкции. При эксплуатации в процессе нагружения фиксируют момент разрушения чувствительного элемента и заменяют его новым. Затем вновь фиксируют момент разрушения элемента и т. д. В каждый момент эксцлуатации конструкции известно число разрушившихся к этому моменту чувствительных элементов.

На основании результатов стендовых или эксплуатационных испытаний устанавливают зависимость числа разрушившихся чувствительных элементов от числа циклов нагружения вплоть до разрушения конструкции. Эта зависимость является эталоном для сравнения.

Сроки профилактических осмотров и ремонтов определяют в результате сравнения числа разрушившихся элементов, работавших при экс896501

ВНИИПИ Заказ 11685/31 Тираж 882 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 плуатации конструкции, со значением, определяемым по эталонной зависимости для момента разрушения конструкции.

В качестве чувствительного элемента используют, например, полоски из металлической фольги, имеющей коэффициент линейного расширения одинаковый с материалом конструкции.

Известный способ позволяет отказаться от исчисления сроков осмотров и.ремонтов и 111 учесть условия нагружения однотипных кон- струкций, работающих в различных ситуациях 121, Недостатком известного способа является неучет влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала и низкая точность определения усталостного повреждения.

Цель изобретения — повышение точности определения усталостного повреждения конструкций в процессе эксплуатации путем учета вли20 яния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала.

Указанная цель достигается тем, что при проведении эталонного нагружения определяют траекторию движения усталостной трещины в:

25 зоне наименьшей усталостной прочности, наи. более напряженное сечение в этой зоне, изменение напряжения в этом сечении в зависимости от числа циклов нагружения, а при эксплуатации конструкции измеряют изменение напряжения в наиболее напряженном:-сечении

30 в заданном интервале долговечности и по этому изменению судят о степени усталостного повреждения.

Способ осуществляется следующим образом.

Для установления зоны наименьшей усталостной прочности конструкции проводят испытание ° повторными нагружениями до разрушения. По результатам испытания устанавливают опасную зону и траекторию движения усталостной трещины. На траектории движения трещины устанавливают датчики деформаций, по сигналам с которых вычисляют напряжение в рассматриваемом сечении и находят. наиболее напряженное сечение в опасной зоне. Кроме того; в этом сечении по результатам эталонных измерений 4З устанавливают зависимость изменения д б этого напряжения от числа циклов нагружения через выбранный интервал EVE вплоть до разрушения. При эксплуатации конструкции напряжение измеряют только в наиболее напряженном сечении.

Для оценки усталостного повреждения проводят измерения двух значений напряжений Q и 0 для значений циклов N, и N, отличающихся на выбранный при эталонном испытании интервал bn . Затем вычисляют KG= Gg — б и по эталонной зависимости отыскивают значение числа циклов йз, соответствующих такому изменению напряжения. Остаточная долговечность до разрушения определяется как разность между предельным числом циклов и значением N>.

Предложенный способ позволяет. повысить точность усталостной поврежденности и остаточной долговечности за счет учета влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала. Это достигается тем, что в качестве параметра лри испытании выбрано изменение напряжения за заданный временной интервал нагружения, т. е. скорость, а не само напряжение.

Формула изобретения

Способ определения усталостного повреждения конструкции в процессе эксплуатации, заключающийся в том, что измеряют напряжение в зоне наименьшей усталостной прочности конструкции и по результатам измерения судят о степени; усталостного повуеждения конструкции, сравнивая их с результатами эталонного нагружения,отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения путем учета влияния случайного разброса нагрузок и свойств конструкционного материала, при проведении эталонного нагружения определяют траекторию движения усталостной трещины в зоне наименьшей усталостной прочности, наиболее напряженное сечение в этой зоне, изменение напряжения в этом сечении в зависимости от числа циклов нагружения, а при эксплуатации конструкции измеряют изменение напряжения в наиболее напряженном сечении в заданном интервале долговечности и по этому изменению судят о степени усталостного повреждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР Р 151852, кл, G 01 N 3/32, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР N 456188, кл. G 01 N 3/32, 1976 (прототип).