Способ определения коэффициента концентрации напряжений в металлических деталях

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.06.80 (21) 2936246/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

G 01 В 5/30

Государственный комнтет (53) УДК 531.781..2 (088.8) Опубликовано 15.02.82. Бюллетень №6

Дата опубликования описания 25.02.82 по делам нэобретеннй н открытий (72) Автор изобретения

В. Н. Белов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ДЕТАЛЯХ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к способам измерения коэффициентов концентрации напряжений в деталях.

Известен способ определения напряжений, который может быть использован для определения коэффициента концентрации напряжений, заключающийся в том, что на исследуемую деталь устанавливают тензодатчик, образуют дифференциальную термопару между тензодатчиком и соединенными iO проводниками, выполненными из материалов иных, чем материал тензодатчика, с помощью которых тензодатчик включают в мостовую схему, питание которой осуществляют импульсным источником питания, снимают сигнал с мостовой схемы при наличии или отсутствии питания и по их разности определяют напряжения, на основании величин которых для различных зон детали судят о коэффициенте концентрации напряжений (1) . го

Недостатком данного способа является его низкая точность, связанная с необходимостью установки тензодатчиков в контролируемых зонах детали, а также необходимостью пересчета в напряжение деформации, определяемой с помощью тензодатчиков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ определения коэффициента концентрации напряжений в металлических деталях, заключающийся в том, что образуют дифференциальную термопару между исследуемой деталью и проводниками из другого материала, нагружают исследуемую деталь статической нагрузкой, измеряют величину термоэлектродвижущей силы термопары и по ней строят диаграмму истинных напряжений, основанную на тепловой составляющей рассеяния энергии в образце, и по диаграмме судят о коэффициенте концентрации напряжений (2).

Недостатком этого способа является сравнительно низкая точность, связанная с тем, что на результатах измерений сказываются колебания температуры по длине детали, нелинейность и разброс зависимостей приращений температуры образца от напряжений и термоэлектродвижущей силы дифференциальной термопары от темпе90;)6 7 ратуры, а также с тем, что надежнос Опрсделение коэффициента концентрации fl(lllpHжений возможно только при циклическом нагружении.

Цель изобретения повышение гочности.

Указанная цель достигается т«м, (го 11;— ходят зоны детали с наибольшими и номинальными для условий работы,(стали н»пряжениями и без напряжений, первый из проводников дифференциальной термопары размещают в зоне наибольших напряжений детали, второй — в зоне без fla I! p H iK«11 H H, и образук>т дополнительну.к) дифферс нциальную термопару между деталью и проводниками, один из которых размещают в зоне номинальных напряжений, другой -- в зоне без напряжений, нагружают деталь циклической нагрузкой, измеряют величины термоэлектродвижущих сил термопар и по их отношению судят о коэффици«нт«конц«нтрации напряжений.

На чертеже показан пример осущсств.lс ния способа определения коэффици flT;! к<шцентрации напряжений в мсталличсских дсталях.

Исследуемую деталь с кольгц ьч)й выточкой 2 нагружают знако(1«р«м«иными, симметрическими изгибак>щими н»грузк»ми

m, d в зонах 3 номинальных IlallpfliK«IIHH, в зоне 4 максимальных н»пряжсний, и в зоне 5 без напряжений на д«таль ст»н»в

:IHBdIoT lIpof3o1HHKH 6 8 oo I 13(л T!I(fill(, В цепь диффереггциальной тсрмопары, Обр»зуемой дета lhK) 1 и проводник(>ми 6 и 8, включсH гальванометр 9,,;) и ц«1)ь дифф«рЕНцнаЛЬНОй тсрМОПарЫ, Обра 33 «Мой дс— талью и проводниками 7 и 8, вк lloч(н гальванометр 10.

Способ определения коэффиггис)гг(1 ко)— центрации напряжений в м«T;f«J«Jè÷еских деталях осуществляется «л«,1 ю)цим Обр»зом.

Исследуются деталь пилив,ц>ич«ской формы сечение !5 мм и дсталь такой ж( формы и того же сечения, но «Kol!licнтр»тором-кольцевой выточкой сечением 12 мм изготовленные из стали ЗОХГСА 6g

170 кг/ммг, 6, =- 70 кг/мм . Находят г известными способами зону 8 с номи(I f«J! ными напряжениями, зону 4 с максималыгы ми напряжениями и зону 5 бсз IlallpfliK«!IHй для детали и образуют диффер«нциальные термопары, подсоединяя к указанным зонам, соответственно, проводники б 8 из другого материала, чем материал детали.

Далее включают в цепь дифференциальш)й термопары из проводников 6 и 8 и дстали

1 гальванометр 9, а в цепь дифференциальной термопары из проводников 7 и 8 и ..(стали 1 — гальванометр 10 и нагружают;i«таль 1 изгибными напряжениями, уровень которых г>ри испытании для цилиндрической.1« I(l.Ill бисв = 1,65 с) — 1, для детали с концентратором 6„,„— 1,98 () — 1. С l!омощью гальванометров 9 и 1О (тиг>а М195)

«ним(1(ол дашгые по изменению значений т«рмоэл«ктродвижущих сил El u Ег (с перья)й и <О второй термопар) при увеличении IlI(.,, циклов, пре;)ставленные в табл. 1.

Таблица 1

3

Е,, 5>кВ 130 160 - 65 285

Е,, мкВ - >) 2-).8 4,7 5,0

5,7

5,6 5,7

Е, Е.

20 .)11;1 1ñ lIII51 О< JIOIJIC нив 1:1/1..g C i ч(. TOM JJpHн>г-,ых l ровнси 6„„дают для образца с к < >. I f i! i (13 < > и 3 ы т О ч к О и 3(. . >и ч и н ы к о эф <1> и ц и е нг» ко)(ц(втр»1)ии в диапазоне 4,66 4,75.

25 ! !р 1мс «ни«1)р«д.)ага«могo изобретения

1)овышает точность «1>особа оггределения

f ) )и ни(нг;1 KoHJJ(IITPHICHH напРЯж(. ний за

<:(т o()(!!(tf«IIHH в<>зможг(ости опр«;(слепня у)п 3» 11(ой ясли )HJ! f без р».3px JI!«IIHH детали в процессе ее эксплуатации, а также за

«(ст замены абсолютных измерений термоэ,>с ктродвижущей силы, т. е. рассеяния энергии в Образце при нагружении циклической и f (()3 )кОй, ОтнОсит(. льными.

Формула изоорет(ни>ч

<.J!o<. o6 <н<рс,lcл IIH>I коэффицл(ента кон)ц III р»цив !I;!Jlpf!iKc ний в металлических дегc),151, з»ключающийся f3 том, гго образуют лифф(рс пни»льну>о термопару между исслед,смой дст»льк> и проводниками из другого мf)1< ри»л», IIffãð>,æ»K>T исследуемую деталь, изм«ряго< в«личину термоэлектродвижущей силы т«рмопары и по ней судят о коэффици«нгс концентрации напряжений, отличаюи(ий<з< те>3, ITo, с целью повышения точIIo«TH, llc!xo.iHò зоны детали с наибольши vlH !

Io IHIIdльпыми для условий работы детали н»пряж«виями и без напряжений, первый из проводников дифференциальной термопа)I>J разм«шают 13 зоне наибольших напряжений д«т»ли, второй — в зоне без напряже1(ий, и Образуют дополнительную дифференциальную термопару между деталью и Ilpou>.(ник»ми, Один из которых размещают в зон(помин»льных напряжений, другой и зонс б(з напряжений, нагружают деталь

IfHK.Jè÷«(êñ>é нагрузкой, измеряют величиHû

905617

Составитель С Сурков

Редактор И. Касарда Техред А. Бойкас Корректор А. Ференц

3а к аз 345/54 Тираж 613 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 термоэлектродвижущих сил термопар и по их отношению судят о коэффициенте концентрации напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2624382/25-28, кл. G О1 В 7/18, 1978.

2. Заводская лаборатория, № 7, 1973, с. 858 (прототип).