Способ определения механических характеристик оболочки

 

Изобретение относится к экспериментальной технике, в частности к способам исследования прочности корпусов летательных аппаратов, преимущественно из композиционных материалов. Цель изобретения - сокращение времени и энергоресурс за счет одновременного определения значений модулей упругости и сдвига при однократном нагружении и повышение точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет измерения максимальных значений деформаций. Цель достигается приложением к свободному концу консольно закрепленной оболочки поперечной силы Q, проходящей через центр изгиба поперечного сечения оболочки и одновременным измерением при этом нагружении датчика относительной деформации сдвига и датчиком относительной soe- формгции продольного удлинения. Размещение на образующей оболочке цэтчика в плоскости силы Q и датчиков в плоскости , перпендикулярной направлению силы Q, где соответствующие деформации имеют максимальные значения, повышает точность определения модулей упругости и сдвига. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 М 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Д ,М

"( ©

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690563! 23 (22) 23.03.89 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Центральный аэрогидродинамический институт им, проф, Н.Е,Жуковского (72) Л.Г.Белозеров и В,А,Киреев (53) 629.7.018(088.8) (56) Композиционные материалы, — М.: Машиностроение, 1978, т.8, с.98, 109, 119, рис. 24г. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОЛОЧКИ (57) Изобретение относится к экспериментальной технике, в частности к способам исследования прочности корпусов летательных аппаратов, преимущественно из композиционных материалов. Цель изобретения -- сокращение времени и энергоресурс за счет одновременного определения

Изобретение относится к экспериментальной технике, в частности к способам исследования деформативности и прочности корпусов летательных аппаратов, преимущественно из композиционных материалов.

Известен способ определения.в рамках единой программы испытаний комплекса механических характеристик .:омпозиционного материала оболочки, закрепленной на испытательной установке, и измерении деформаций в ее регулярной части.

По этому способу для определения модуля упругости к оболочке прикладывают осевую сжимающую нагрузку, затем для определения модуля сдвига прикладывают к ней крутящий момент.

,Ы 1742661 А1 значений модулей упругости и сдвига при однократном нагружении и повышение точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет измерения максимальных значений деформаций, Цель достигается приложением к свободному концу консольно закрепленной оболочки поперечной силы 0, проходящей через центр изгиба поперечного сечения оболочки и одновременным измерением при этом нагружении датчика относительной деформации сдвига и датчиком относительной деформ=-.ции продольного удлинения.

Размещение на образующей оболочке датчика в плоскости силы Q и датчиков в пл»скости, перпендикулярной направлению силы Q, где соответствующие деформации имеют максимальные значения, повышает точность определения модулей упругости и сдвига. 1 з и. ф лы, 1 ил.

Недостатком способа является повышенная трудоемкость процесса определения ксмплекса характеристик с применением нескольких испытательных устр:;йств. Кроме того, при испытании на сжатие необ::.одимо проводить центрирование обола .ки в испытательном устройстве, Цель изобретения — сокращение времени в энергоресурСов за с:ет одновременного определения значений модулей и сдвига при однократном нагружении и повышение точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет измерений максимальных значений деформаций.

Цель достигается тем, что силовое воздействие на оболочку осуществляют поперечной силой, проходящей через центр изгиба поперечного сечения, а относитель1742661 ные деформации продольного удлинения и сдвига измеряют одновременно, при этом относительные деформации сдвига измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной вне плоскости приложения силы, а относительные деформации продольного удлинения — в точке на образующей, расположенной вне диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы. Для определения максимальных значений деформаций относительные деформации продольного удлинения измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной в плоскости приложения поперечной силы, а относительные деформации сдвига -- в точке на образующей оболочки, расположенной в диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Оболочку 1 радиусом R и толщиной h консольно защемляют на одном конце, например в плите 2 испытательного стенда, На свободном конце прикладывают сосредоточенную поперечную силу Q посредством гидравлического силовозбудителя, На поверхности оболочки вне зон торцовых сечений располагают датчик 1 в направлении по образующей цилиндрической оболочки в плоскости приложения силы на расстоянии

1 от нагруженного торца, датчики 2 и 3 располагают на поверхности оболочки в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости приложения силы, на произвольном расстоянии1от нагруженного торца под углом ð к образующей, Положительный эффект от такого расположения датчиков заключается в точности раздельного измерения продольных и сдвигающих деформаций, поскольку датчики оказываются расположенными в местах, где действуют максимальные нормальные и касательные напряжения. Рассчитывают модули

Q . Q

Е = 1; Оху = — - —. где е — относительные деформации, измеряемые датчиком 1;

y — относительные деформации сдвига, которые определяют по относительным деформациям е2 и яз, измеряемые датчиками 2 и3.

При p= 45 у=82 — ез, при р= + о 2

-60О у = (— яз), Предлагаемый способ определения модулей композиционных материалов позволяет по сравнению с известным сократить время испытаний и энергозатраты. При этом погрешность определения каждого модуля не больше, чем погрешность определения модулей в известном способе.

Способ может быть использован при определении характеристик анизотропного

10. материала оболочек (композиционного, металлического и др.), а также при сертификационных испытаниях оболочечных конструкций на этапе отработки серийной технологии изготовления перспективных летательных аппаратов.

Формула изобретения

1. Способ определения механических характеристик оболочки, преимущественно из композиционного материала. заключающийся в силовом воздействии на свободный конец консольно закрепленной оболочки, измерении относительных деформаций продольного удлинения и сдвига оболочки и определении значений модулей упругости и сдвига по известным соотношениям, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени и энергоресурсов за счет определения значений модулей упругости и сдвига при однократном нагружгнии, силовое воздействие осуществляют поперечной силой, проходящей через центр изгиба поперечного сечения, а относительные деформации продольного удлинения и сдвига измеряют одновременно, при этом относительные деформации сдвига измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной вне плоскости приложения силы, а относительные деформации продольного удлинения— в точке на образующей, расположенной вне диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы.

2. Способ поп1, отл ича ющийс я тем, что, с целью повышения точности определения значений модулей упругости и сдвига за счет изменения максимальных значений деформаций, относительные деформации продольного удлинения измеряют в точке на образующей оболочки, расположенной в плоскости приложения поперечной силы, а относительные деформации сдвига — в точке на образующей оболочки, расположенной в диаметральной плоскости, перпендикулярной направлению поперечной силы.

1742661

25

35

45

Составитель М. Харитонов

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Редактор М. Янкович

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2278 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН i CCP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5