Главная Расчет круглых валов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [ 94 ] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 Испытания ТКЭ проводятся, как правило, на электродинамическом вибростенде. Труба 5 закреплена на траверсе 2 с помощью зажимов 7, пробок 6, стоек 4 и упругих элементов 3. Траверса с помощью силовой трубы 1 крепится на подвижной платформе электродинамического вибростенда. Для нагрева трубчатых элементов служит электропечь 8. Система работает надежно при частоте собственных колебаний 150...300 Гц. В случае коротких и жестких труб приходится упругие элементы 3 заменять подшипниковыми узлами с возможностью выбора зазоров, неизбежно появляющихся при длительных испытаниях ТКЭ. Для выбранной схемы нагружения эпюра моментов по длине ТКЭ имеет вид параболы с максимумом по середине ТКЭ. В связи с этим для тарировки ТКЭ тензорезисторы наклеивают в зоне действия максимального изгибающего момента. Амплитуда колебаний ТКЭ измеряется при помощи катетометра или микроскопа типа МБС-2. Катетометр предпочтительнее использовать при высокотемпературных испытаниях, для наблюдения за ТКЭ в печи предусмотрено окно. За предельное состояние ТКЭ обьршо принимают образование в нем усталостной макротрещины, которая фиксируется по падению резонансной частоты системы на 2 %. Как правило, прямые ТКЭ разрушались поперек трубы, но со значительньв! рассеиванием места разрушения. Изогнутые ТКЭ испытывают на электродинамическом вибростенде при изгибной форме колебаний и симметричном цикле нагружения (рис. 11.5.14). ТКЭ в виде камертона Рнс. И.5.14. Схемя зшфепления изогнутой трубы при испытаниях на усталость 7 закрепляют в зажиме 2 так, чтобы центр тяжести ТКЭ с присоединенной массой совпадал с осью элементов 6, 7, через которые передаются колебания от подвижной платформы вибростенда 8. Размеры и жесткость элементов 3-5 колебательной системы выбраны так, что при определенных частотах силовозбудителя поддерживается устойчивый режим резонансных колебаний изогнутых ТКЭ. Предельное состояние изогнутых ТКЭ характеризуется появлением усталостной макротрещины, которая фиксируется по изменению резонансной частоты системы на 2 % с последующим визуальным наблюдением трещины. УсталбЬтные макротрещины располагаются преимущественно вдоль проката на боковой и вогнутой частях ТКЭ. Подобный характер распределения напряжений и мест разрушения ТКЭ отличается от условий перегиба изгиба сплошных кривых брусьев и возможен вследствие депланации и искажения сечения кривых тонкостенных труб. В результате деформагщи первоначальное круговое сечение сплющивается, превращаясь в эллиптическое. Это влияет на изгиб трубы таким же образом, как уменьшение ее момента инерции. Машины для осевого нагружения. Для осевого нагружения используют механический, электрический или гидравлический привод. Переменные нагрузки в машине с механическим приводом обычно получаются либо в результате действия кривошипа, или эксцентрика на пружину, соединенную последовательно с образцом, либо в результате создания центробежных сил вращающимися неуравновешенными грузами. Механические и электрические машины часто работают на резонансной или близкой к ней частоте, что снижает мощность, но большие машины обычно имеют гидравлический привод при относительно низких частотах. За последние годы широкое распространение получили гидравлические машины фирм Шенк (Германия) и МТ (США) различных типоразмеров, нагрузок в широком частотном диапазоне (до нескольких сот герц). Они снабжены управляющими компьютерами, обеспечивающими циклическое нагружение как конструкционных элементов, так и агрегатов и изделий (автомашины, тракторы и т.п.) при программном и случайном силовом нагружении. Глава 11.6 ИСПЬГГАНИЯ ПРИ УДАРНЫХ НАГРУЗКАХ Деформирование и разрушение материала при ударном нагружении определяется как амплитудой, так и формой импульса нагрузки. Большие скорости деформахщи могут суще- деформации, а также характеристики проч-ственно изменить сопротивление материала ности и пластичности [20, 80]. 11.6.1. Динамическая классификация испытаний материалов по Лицдхольму [20]
Как следует из табл. 11.6.1, скорости 8 деформаций в диапазоне 8= 10 ...10 с определяются как промежуточные или средние. Именно в этом диапазоне становятся заметными эффекты скорости деформации в большинстве металлов, хотя в некоторых случаях их влиянием можно пренебречь. Скорости деформаций 8 >10с- характеризуют обычно высокоскоростное деформирование. При интерпретации экспериментальных данных высокоскоростного деформирования особенно важным становится учет эффектов распространения волн. Разрезной стержень Гопкинсона. Данный стержень является одним из наиболее применяемых в экспериментальной практике устройств для изучения поведения материала при высокой скорости деформации. Принцип действия стержня Гопкинсона заключается в определении динамических напряжений, деформаций или перемещений на его конце по данным, полученньп на некотором расстоянии от него [20]. Для достижения высоких скоростей нагружения Г. Кольский предложил разместить два стержня с обеих сторон образца (рис. 11.6.1, а). Образец J длиной / расположен между передающим 2 и приемным 4 стержнем одинакового диаметра. Пределы текучести материалов стержней существенно выше предела текучести образца, поэтому в процессе ударно-волнового нагружения стержни 2 и работают в упругой области. Упругая волна инициируется на левом конце стержня 2 ударом ударника 7, ускоряемого либо с помощью пружины, либо с помощью метательной установки. - -т. Рис. 11.6.1. Схемы меюдов испытаний с использованием стержня Гопкинсона: с - на сжатие; - на растяжение; 1 - ударник; 2 - передающий стержень; 3 - образец; 4 - приемный стержень По импульсам деформации, зарегистрированным тензодатчиками, можно найти перемещения левого щ и правого торцов образца, что, в свою очередь, позволяет определить его деформахщю 8 = (wj - 2) . Напряжение в образце а = EAxzJAq , где Е - модуль упругости опорного (приемного) стержня; Л\ и А - шющади поперечного сечения соответственно приемного стержня и образца. Тензодатчики расположены на передающем и приемном стержнях на равных расстояниях от образца, так что отраженная и прошедшая волны приходят к каждому датчику одновременно. Тензометрические мосты, как правило, содержат по два рабочих датчика для исключения изгибных составляющих. Информация регистрируется осхщллотрафом или регистратором переходных процессов. Рекомендуется проводить динамическую колибров-ку системы, пропуская волну напряжения известной амплитуды через датчики передающего и приемного стержней, состьпсован-ных вместе, без образца. Амплитуда импульса деформации в стержнях \q/2Cq (где Vq - измеряемая скорость ударника; Q - скорость продольной волны). Методику стержня Гопкинсона можно использовать в испытаниях на растяжение. В одном из вариантов установки (рис. 11.6.1, б) труба передает импульс сжатия сплошному стержню, помещенному внутрь этой трубки. Труба и стержень соединены механически. Когда импульс сжатия доходит до свободного конца трубы, где находится соединение, он отражается по внутреннему сплошному стержню в виде импульса растяжения. Модификации стержня Гопкинсона позволяют проводить испытания на сдвиг, кручение и др. [20]. При этом достигаются скорости деформации до 10 с- и вьппе. Недостатками методик, использующих разрезной стержень Гопкинсона, являются радиальная инерция и трение на торцах образца, а также дисперсия волн, связанная с наличием контактных поверхностей, разделяющих материалы с различной акустической жесткостью. Вертикальный копер с падаюошм грузом. Для испытания стержневых образцов на ударное растяжение используют вертикальные копры, в которых цилиндрический образец одним концом связан со стержнем-динамометром, а другим - с наковальней, воспринимающей удар бойка кольцевого сечения ( бабы ), который движется вдоль стержня с предварительной заданной скоростью (рис. 11.6.2). Образцы из исследуемых материалов имеют укороченную рабочую часть (с отношением Д7шны к диаметру 2,5 или 1,5), что способствует выравниванию напряжений и деформаций по длине рабочей части. Напряжения в образце измеряют по деформации упругого динамометра с помощью тензодатчиков сопротивления. Их малая инертность обеспечивает при базе в несколько миллиметров неискаженную регистрацию импульса нагрузки в спектре частот до нескольких килогерц. Для регистрации динамометра использованы два тензодатчика, наклеенные на динамометр Рис. п.6.2. Схема вертикального копра: 1 - плита; 2 - наковальня; 3 - стойка; 4 - боек; 5 - поперечина; 6 - трос; 7 - направляющая труба; 8 - стержень-динамометр; 9 - образец симметрично относительно его оси и соединенные последовате;п>но для устранения возможного влияния изгибных волн. Для точной регистрации нагрузки проводится динамическая тарировка тензодатчика, заключающаяся в сопоставлении деформации в упругой волне, распространяющейся по стержню, и изменения сопротивления тензодатчика, наклеенного на поверхности стержня-волновода. Используя при испытаниях различные модификации копров, а также образцы и измерительные устройства, достигаются скорости деформаций в 10 с-1 и выше [20]. Пневмопороховая установка для испытаний на ударное сжатие. Трудности регистрации быстротекущих процессов обусловливают применение наиболее простой в отношении измерения и интерпретахши результатов схемы нагружения - плоского соударения тел. Многочисленные методы разгона таердых тел можно разделить на два основных - взрывные и пушечные. Во взрывных ударник практически не управляется, а в пушечных - направляется в течение всего процесса ускорения. В пневмопороховой (пушке) установке ПК-90 (рис. 11.6.3) ствол 5 длиной 3500 мм и калибром 90 мм установлен на станине 6 с помощью двух опор. Камера 3 сжатого воздуха, представляющая собой толстостенный цилиндр, соединена со стволом переходным фланцем. Сжатый воздух из баллона поступает в камеру J, в которой по достижении давления, необходимого для прорыва диафрагмы 4, последняя разрушается, в результате чего открывается доступ сжатого воздуха в канал ствола и по нему разгоняется ударник 7. Ударник имеет вид стакана (из легкого алюминие - |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |