Способ усталостных испытаний

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам усталостных испытаний изделий, и может быть использовано, например, в авиации для определения виброакустической выносливости тонкостенных конструкций. Цель - приближение условий испытаний к натурным путем обеспечения возможности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний Способ усталостных испытаний заключается в одновременном статическом и виброакустическом нагружении объекта испытаний, измерении и определении параметров его физического состояния, при этом виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токовихревых импульсов, причем сначалапроизводят предварительное нагружение, а затем по результатам измерений реализуют требуемые последовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 M 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756373/23 (22) 03.11.89 (46) 30.06.92, Бюл. N. 24 (71) Летно-исследовательский институт им.

М.М.Громова (72) Б.B.Ìîðîãîâ, M,Н.Лучинский. Е.В,Арнаутов и В.И.Калинин (53) 629.7.018.4 (088.8) (56) Авиационная и ракетная техника/Техническая информация ЦАГИ, 1989, N. 10, (1608), с. 11 — 14, рис. 1.

Малинский В.Д. Контроль и испытания радиоаппаратуры, М.: Энергия, 1970, с. 273277, рис. 5 — 17 и 5 — 18. (54) СПОСОБ УСТАЛО СТН ЫХ ИСПЫТАНИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам усталостных испытаний изделий, и может быть. использовано, например, s авиации для onИзобретение относится к испытательной технике, а именно к способам усталостных испытаний, и может быть использовано, например, в авиации для определения виброакустической выносливости тонкостенных, конструкций.

Известен способ испытаний на виброакустическую прочность, согласно которому обеспечивают совместное воздействие на конструкцию динамической и статической нагрузок в закрытых боксах попутно с испытанием двигателей. Настройка режима в этом случае заключается в подборе и назначении длительности и интенсивности возбуждения конструкции, Однако при этом снижается КПД из-за выделения значительной части энергии в окружающую среду, требуются защитные (от шума) сооружения. При неэдекпэтных ис„„533 ÄÄ 1744552 А1 ределения виброакустической выносливости тонкостенных конструкций. Цель — приближение условий испытаний к натурным путем обеспечения возможности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний. Способ усталостных испытаний заключается в одновременном статическом и виброакустическом нагружении объекта испытаний, измерении и определении параметров его физического состояния, при этом виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токовихревых импулы:ов, причемсначалапроизводят предварительное нагружение, а затем по результатам измерений реализуют требуе. мые последовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса. 2 ил. точниках шума спектры и корреляция давлений обычно далеки от реальных.

Способ испытаний с использованием вибростенда позволяет воспроизвести достаточно разнообразное по спектру нагружение. Спектр при этом задают с помощью управляющей программы вибростенда, а уровень общей интенсивности нагрузки корректируют по результатам измерений переменных напряжений или виброускорений. В этом случае накладывается существенные ограничения по массе и габаритам испытуемых изделий. Корреляция нагрузок не учитывается, а сочетание динамического . нагружения со статическим труднодостижимо ввиду необходимости вывешивания конструкции..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ испытаний на вибрсакустическую прочность

1744552 проводимый с наибольшим приближением к реальным условиям акустического нагру>кения в камерах с воздушными модуляторами при сочетании со статическим и низкочастотным вибрационным нагружениями. При этом возбуждающий сигнал создают воздушной (или азотной) струей, подаваемой в модулятор, основными элементами которого являются рупор и вибрирующий по программе клапан, Недостатками указанного способа являются далекая от реальных нагрузок пространственная корреляция давлений на поверхности конструкции, низкий КПД, сложность и дороговизна обязательного условия осуществимости данного способа— наличия акустической камеры.

Цель изобретения — приближение условий испытаний к натурным путем обеспечения возможности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний, Поставленная цель достигается тем, что производят статическое и виброакустическое нагружения объекта испытаний, измерение и определение параметров его физического состояния. При этом статическое и виброакустическое нагружения производят одновременно, виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токовихревых импульсов, причем сначала производят предварительное нагру>кение, а затем по результатам измерений реализуют требуемые последовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса.

На фиг, 1 представлены примеры спектров мощности возбуждающих импульсов при разных параметрах колебательного контура генератора токовых импульсов, где . пунктирной линией представлен образец спектральной плотности мощности пульсаций давления вблизи конструкции, полученной по данным эксперимента; на фиг, 2— график пространственного распределения коэффициента взаимной корреляции пульсаций давления от струи реактивного двигателя на одной из преобладающих при колебаниях конструкции частот f.

При реализации такой корреляции базовый индуктор может быть размещен в определенной из натурного эксперимента точке максимального виброакустического нагружения. С этой точкой совмещается точка А указанного графика. Индукторы, действующие одновременно с базовым, размещаются в точках, расположенных вблизи максимумов графика (точки Б и В), 5

Если мощности этих индукторов недостаточно, их можно размещать также вблизи минимумов (точки Г и Д), причем индукторы

8 точках Г и Д включаются с временным сдвигом относительно базового на величину

1 времени Т =

Способ реализуют при усталостных испытаниях поворотного щитка, конструктивно выполненного из материала Д16 (тонкая листовая обшивка д = 1 мм, максимальный размер отдельных клеток обшивки 300 х х150 мм, гнутые и фрезерованные подкрепляющие элементы), закрепленного как при эксплуатации с одного края на оси и нагружаемого при этом статической и пульсирующей нагрузкой. По методике, проиллюстрированной на фиг, 1, подбирают спектр импульсов силы. B качестве возбудителей используют малогабаритные индукторы (диаметр du =. 30 мм; индуктивность L =

=36; число витков n = 50), устанавливаемые на расстоянии Y = 1 — 1,5 мм от поверхности щитка в районах пучностей колебаний, общих для большинства тонов.

Диаметр индуктора d< (или связки индукторов) выбирают из условия d< < ly, где 1 — интервал пространственной корреляции давлений на поверхности щитка (в пределах

30 которого коэффициент корреляции давленийр(х) 0,5). Уровень нагрузки выбирают исходя из близости местного максимального значения силы Ленца Рмакс, действующей от индуктора на щиток, к максимуму давле35 ния Рмакс при эксплуатационных условиях (Рмакс =,7г!к /4 /Рмакс, где Рмакс — наиболь 2 шее значение пульсаций давления), Согласно известной зависимости

1 2 Д -э

Рмакс = — !макс

2 у где макс — наибольшее значение тока в им. пульсе;

Ь вЂ” эквивалентное значение индуктивности системы индуктор-конструкция.

45 !макс определяется напряжением заряда U»p генератора токовых импульсов. 3ависимости !макс (U»p) и )La/ gy/(f) определяются экспериментально, Для обеспечения заданной пространственно-вре50 менной корреляции подбирают порядок подключения индукторов и корректируют местные FMGKc на основе измерения напряжений датчиками на испытуемом объекте и производят расчет на ЭВМ paccornacoea55 ния требуемого и получающегося видов пространственно временного спектра S(t, г), Формула изобретения, Способ усталостных испытаний, заключающийся в статическом и виброакустиче-.

1744552 Х

2Я

Ис

Фиг.1 ском нагружении объекта испытаний, измерении и определении параметров его физического состояния. о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью приближения условий испытаний к натурным путем обеспечения возмож- 5 ности учета пространственного распределения нагрузок в объекте испытаний при повышении экономичности и технологичности процесса испытаний, 10 статическое и виброакустическое нагружения производят одновременно. при этом виброакустическое нагружение осуществляют силовыми воздействиями локальных токовихревых импульсов, причем сначала производят предварительное чагружение, а затем по результатам измерений реализуют требуемые последовательность и уровни силовых воздействий каждого токовихревого импульса.

1744552 д Zl ul 078 cpu

ОрвсарвнсщВеннан врриюна, (4

Фиг.2

Составитель А. Куренков

Редактор А. Лежнина Техред М.Моргентал Корректор Т. Лонская

Заказ 2.191 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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