Спосіб дослідження листового матеріалу на втому при вібраційних навантаженнях

Реферат: Спосіб дослідження листового матеріалу на втому при вібраційних навантаженнях, під час якого до зразка матеріалу у вигляді диска прикладають вібраційні навантаження у напрямку перпендикулярному до площини зразка, реєструють параметри досліджень та виконують обробку отриманих даних. Зразок закріплюють у точці, що розташована на відстані L від центру зразка, яку визначають з виразу L  (0,4  0,5)R , де R - радіус зразка. UA 78028 U (12) UA 78028 U UA 78028 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пропонована корисна модель належить до механічних досліджень, а саме, до способів дослідження листових матеріалів на втому при вібраційних навантаженнях. Найбільш близьким до пропонованого способу за кількістю суттєвих ознак є спосіб дослідження листового матеріалу на втому при вібраційних навантаженнях, під час якого до зразка матеріалу у вигляді диска прикладають вібраційні навантаження у напрямку перпендикулярному до площини зразка, реєструють параметри досліджень та виконують обробку отриманих даних [Корнилов А.А. Определение усталостной прочности листовых материалов.// Заводская лаборатория. - 1969. - т. XXXV - № 4. - с. 498-500]. У відповідності до згаданого способу вібраційні навантаження прикладають до зразка через його центр у напрямку перпендикулярному до площини зразка. Недоліком згаданого способу є його недостатня інформативність, оскільки він не дозволяє отримати дані при різних співвідношеннях діючих головних напружень в зоні втомного руйнування, а тому не враховує реальні умови роботи матеріалу елементу конструкції, тобто умови, при яких в матеріалі виникають різні співвідношення головних напружень. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу дослідження листового матеріалу на втому при вібраційних навантаженнях, який би був більш інформативним за рахунок створення умов для отримання даних досліджень при різних значеннях співвідношення діючих головних напружень в зоні втомного руйнування 1, 2. Поставлена задача вирішується тим, що під час якого до зразка матеріалу у вигляді диска прикладають вібраційні навантаження у напрямку перпендикулярному до площини зразка, реєструють параметри досліджень та виконують обробку отриманих даних, згідно з корисною моделлю, зразок закріплюють у точці, що розташована на відстані L від центру зразка, яку визначають з виразу L = (0,4 - 0,5)R, де R - радіус зразка. Проведені експериментальні дослідження показали, що оптимальним щодо інформативності досліджень є значення відстані L від точки закріплення зразка до його центру зразка, що відповідає виразу L = (0,4 - 0,5)R. Оскільки на відстані згаданої точки до центру зразка меншій за 0,4R, діючі головні напруження в зоні, яка охоплена еліпсом, є меншими за ті, що діють в точці закріплення, тому зразок руйнується саме в ділянці точки закріплення зразка. Якщо ж відстань від точки закріплення є більшою за 0,5R, то переважними є напруження на вільній кромці зразка. В цих крайніх випадках не вдається отримати достовірні дані про значення діючих напружень в місці руйнування, а тому ці випадки виключені з розгляду як такі, що є недостатньо достовірними і інформативними. На кресленні схематично показано суть процесів, які проходять у зразку при його вібраційному навантажуванні. На поверхні дискового зразка 1 з радіусом R визначена точка 2, розташована на відстані L = (0,4 - 0,5)R від центру дискового зразка, призначена для вібраційного навантаження через неї зразка 1 у напрямку перпендикулярному до його площини. На поверхні зразка 1 показані, нанесені пунктирними лініями, вузлові лінії коливань, що відповідають вібраційному навантаженню зразка. При цьому вузлові лінії не проходять через центр і точку закріплення зразка 1, а одна з них має форму еліпса, що охоплює зону за центром зразка 1. Це дозволяє отримати втомну тріщину саме на ділянці, що обмежена еліпсом. При зміні відстані L від точки 2 закріплення зразка 1 і прикладання навантажування до центру зразка змінюється співвідношення головних напрямків у зоні втомного руйнування, що дозволяє відтворити на різних зразках реальні умови роботи матеріалу листової конструкції. Приклад. Виготовляли серію однакових дискових зразків радіусом R із сплаву ВТ 1-0 у відповідності до ГОС22178-76. Кожний зразок 1 серії закріплювали в установці У-10 для проведення дослідження - на вібраторі магнітострикційної установки з частотою 10 кГц [Установки для исследования механических свойств материалов и элементов конструкций. Каталог-справочник. Укладачі Волощенко А.П., Алексюк М.М. - Киев: Наук, думка, 1982. - 276 с]. Для зразків 1 серії визначали різні точки закріплення 2 таким чином, щоб для кожного зразка вона знаходилася на відстані L = (0,4 - 0,5)R від центру зразка. Після встановлення кожного зразка 1 серії в установці У-10 проводили його навантаження вібратором, прикладаючи навантаження через точку 2 і змінюючи частоту коливань таким чином, щоб були досягнуті резонансні коливання з формою вузлових ліній, що не проходять через центр і точку 2 закріплення зразка 1. Одна з таких вузлових ліній має форму еліпса, яка охоплює зону поза центром зразка 1. Під час проведення дослідження реєстрували та оброблювали отримані дані. Через значення амплітуди коливань в обумовленій точці на зовнішній кромці зразка 1 визначали головні напруження 1, 2 по формулі: 1,2  2A EH R2 ' 1,2 , 1 UA 78028 U 2 '  2 , ' 1 1 де A - амплітуда коливань, що вимірювали за допомогою оптичного пристрою, H,R - відповідно, товщина та радіус зразка, E - модуль Юнга матеріалу, 5 10 15 20 ' 1,  '2 - числові коефіцієнти, що залежать від форми коливань та місця можливого втомного руйнування. Їх визначення попередньо проводять по методиці [Писаренко Г.С., Трапезой А.Г. К анализу напряженого и деформированного состояния подверженной поперечным колебаниям круглой пластинки с точечной опорой// Проблемы прочности - 1977, № 8. с. 3-7]. На основі отриманих даних будували залежність між характеристиками, що визначають втомні параметри та параметрами навантаження. Таким чином, пропонований спосіб є більш інформативним, оскільки дозволяє отримати різні співвідношення діючих головних напружень в зоні втомного руйнування. Це ґрунтується на тому, що зі зміною відстані точки закріплення від центра зразка в межах 0,4-0,5 радіуса змінюється ексцентриситет еліпса, який охоплює зону руйнування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб дослідження листового матеріалу на втому при вібраційних навантаженнях, під час якого до зразка матеріалу у вигляді диска прикладають вібраційні навантаження у напрямку перпендикулярному до площини зразка, реєструють параметри досліджень та виконують обробку отриманих даних, який відрізняється тим, що зразок закріплюють у точці, що розташована на відстані L від центру зразка, яку визначають з виразу L  (0,4  0,5)R , де R радіус зразка. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2