Способ определения динамической устойчивости конструкции, преимущественно элементов снаряда

 

Изобретение относится к области точного машиностроения и может быть использовано для определения несущей способности конструкции, в частности, элементов снаряда, подверженных динамическому нагружению. Изобретение направлено на повышение точности определения критической нагрузки при общей потере устойчивости конструкции. Это обеспечивается за счет того, что используют стенд с падающим грузом, запись деформации конструкции с помощью регистрирующих элементов, при этом испытываемую конструкцию закрепляют на падающем грузе, а величину нагрузки определяют в момент взаимного сближения верхнего и нижнего торца конструкции. В качестве регистрирующих элементов устанавливают датчики ускорений, причем ось их максимальной чувствительности располагают вдоль линии действия нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к области точного машиностроения и может быть использовано для определения несущей способности конструкции, например, элементов снаряда, подверженных динамическому нагружению.

В современном машиностроении для определения динамической устойчивости конструкции используются стенды с падающим грузом, причем нагрузка реализуется в виде удара подвижным грузом большой массы по неподвижной конструкции. (Вольмир А.С. Устойчивость деформированных систем. М., 1967 г.), а напряжения регистрируются тензодатчиками.

В качестве прототипа взято "Экспериментальное исследование оболочек, заполненных жидкостью, при быстром сжатии вдоль образующей" ("Механика твердого тела", 1971 г., №2, стр.101-106, Изд. AH. СССР).

Для исследования потери устойчивости оболочек при умеренной (неударной) скорости нагружения осевой силой использовался стенд с падающим грузом, вес которого во много раз превышал вес испытываемой оболочки. Осевые напряжения регистрировались проволочными тензодатчиками, наклеенными на поверхность оболочки.

Однако при существующем способе испытания из-за большой массы падающего груза нагружение происходит с постоянной скоростью деформирования, что на практике встречается крайне редко. В упругой области нагружение с постоянной скоростью деформирования согласно закону Гука идентично нагружению с постоянной скоростью изменения нагрузки. При переходе в неупругую область зависимость между напряжением и деформацией принимает нелинейный характер, и для определения экспериментальной величины критической нагрузки необходимо дополнительно использовать динамическую диаграмму деформирования ″σ-ε″, полученную при заданной скорости деформации материала. Кроме того, использование данной схемы нагружения не дает возможности избежать ударных волновых процессов, которые искажают результаты эксперимента в области умеренных скоростей нагружения. Величина критической нагрузки обычно определяется с помощью тензодатчиков, наклеенных на поверхность оболочки и фиксирующих появление местных выпучин. Таким образом, по местной потере устойчивости судят о работоспособности конструкции в целом, что не всегда корректно, так как разрушающая нагрузка после появления местных деформаций может возрастать. Использование тензодатчиков не позволяет фиксировать момент потери устойчивости в области глубокой пластики.

Целью предлагаемого способа является повышение точности определения нагрузки при общей потере устойчивости благодаря приближению условий испытания конструкций к реальным условиям нагружения.

Поставленная цель достигается тем, что испытываемую конструкцию 1 с установленными на ее верхнем торце мерными грузами 2, закрепляют на подвижной клети копра 3. Разгон клети 3 по направляющим 4 осуществляют сжатым воздухом. Инерционная нагрузка создается в момент торможения клети 3 в пневмоцилиндре 5 с помощью компрессии воздуха, что исключает появление удара при нагружении. Форма и величина инерционной нагрузки устанавливается путем вариации давления в камере 6 при разгоне клети 3 и массы мерных грузов 2. Режим испытаний выбирается таким образом, чтобы конструкция заведомо теряла устойчивость.

Другое отличие состоит в том, что для определения величины критической нагрузки (напряжения) используют датчики ускорений 7, например, пьезоэлектрические датчики, которые устанавливают так, что ось их максимальной чувствительности располагается вдоль линии действия нагрузки. Датчики кренятся на верхнем торце конструкции (на мерных грузах 2) и фиксируют величину критического ускорения (критическую нагрузку) при общей потере устойчивости по моменту взаимного сближения верхнего и нижнего торца конструкции. Кроме того, использование пьезодатчиков позволяет определить критическую нагрузку при потере устойчивости в области глубокой пластики.

Использование предлагаемого способа динамического нагружения и регистрации нагрузки обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества:

- позволяет воспроизводить законы близкие к реальным;

- определять величину критической нагрузки в неограниченном диапазоне упругопластического деформирования.

Все вышеперечисленные преимущества значительно повысят точность определения критической нагрузки при общей потере устойчивости конструкции.

Элементы снаряда при выстреле находятся в сложном напряженном состоянии и для отработки их прочности необходимо большое количество лабораторно-стендовых и полигонных испытаний.

Предлагаемый способ позволяет приблизить условия лабораторно-стендовых испытаний к натурным. Кроме того, использование этого способа при определении несущей способности элементов снаряда при отработке конструкции значительно снизит ее себестоимость, так как лабораторно-стендовая отработка дает возможность снизить количество снарядов, необходимых для полигонных испытаний.

Формула изобретения

Способ определения динамической устойчивости конструкции, преимущественно элементов снарядов, путем использования стенда с падающим грузом и записи деформации конструкции с помощью регистрирующих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения нагрузки при общей потере устойчивости, испытываемую конструкцию закрепляют на падающем грузе, величину нагрузки определяют в момент взаимного сближения верхнего и нижнего торца конструкции, а в качестве регистрирующих элементов устанавливают датчики ускорений, причем ось их максимальной чувствительности располагают вдоль линии действия нагрузки.

РИСУНКИ