Способ определения допустимой статической нагрузки

 

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям материалов оптикоэлектронным методом. Образец материала нагружают и регистрируют деформацию под управлением ЭВМ. Последняя при этом дифференцирует непрерывно характеристику "нагрузка деформация", исключает помехи за счет переходных процессов и формирует сигнал о допустимой нагрузке в момент возникновения нелинейности указанной характеристики. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям материалов оптикоэлектронным методом.

Известен способ испытания материалов, при котором образец материала нагружают ступенчато или плавно и измеряют при этом его деформацию, по которой судят о результатах испытания.

Однако точность и надежность контроля при этом допустимой статической нагрузки недостаточные.

Целью изобретения является: объективная, строгая фиксация точки ДСН, обеспечиваемая автоматизация ее определения при 2-осном измерении; получение одновременно с процессом деформации, происходящей в результате ступенчатого нагружения исследуемого объекта, данных об измерении деформации в зависимости от изменяющейся нагрузки, т.е. получение графика закона Гука для конкретной испытуемой конструкции; исключение превышения (при испытании) ДСН; исключение длительного процесса исследования и обработки результатов измерения деформации для определения ДСН.

Цель достигается тем, что при определении ДСН оптикоэлектронным методом с использованием интерферометра с реверсивным счетным устройством и выводом информации о деформации конструкции на экран дисплея для получения одновременно с процессом деформации данных о величине деформации в зависимости от ступенчато нарастающей нагрузки точка перехода области линейной деформации в нелинейную область ( соответствующая ДСН) фиксируется с помощью компьютера, который непрерывно дифференцирует получаемый график, отсекая сигналы на дисплей и сигнальное устройство при переходном колебательном процессе, упреждая преждевременный сигнал о достижении ДСН, сигнализирует при действительном достижении ДСН, упреждая появление остаточной деформации. При этом информация о величине деформации испытуемой конструкции, т.е. перемещение выбранной ее базовой точки, подается на ось абсцисс экрана дисплея, а на ось ординат с устройства, преобразующего величину нагрузки в электрический сигнал об изменении нагрузки, получая таким образом графическое изображение закона Гука для испытуемой конструкции и величину ДСН.

На фиг. 1 представлена блок-схема оптикоэлектронного измерительного устройства, состоящего из лазера 1, интерферометра 2, дисплея 5, реверсивного счетчика 4, компьютера 6, сигнального устройства 7 и объекта 3 испытания.

На фиг. 2 и 3 представлены блок-схемы приставки к оптикоэлектронному приборному комплексу, преобразующей нагрузку на испытуемую конструкцию и ее изменение в электрический сигнал.

На фиг. 2 изображен вариант блок-схемы приставки, применяемой при гидравлических, пневматических или вакуумных испытаниях, которая состоит из редуктора 8, цилиндра 9 с поршнем, зубчатой рейки 10 и 20-оборотного прецизионного потенциометра ППМЛ-1 11.

На схеме также показан цифровой вольтметр 12 и испытуемый объект 3.

На фиг. 3 изображен вариант блок-схемы приставки, применяемой при весовых испытаниях, которая состоит из 20-оборотного счетчика 13 и потенциометра ППМЛ-1 11.

Приборный комплекс работает следующим образом.

Компьютер 6 непрерывно дифференцирует получаемый график и при изменении tgx, т. е. угла наклона графика, подает сигнал на сигнальное устройство 7 о достижении ДСН. Однако так как все конструкции в той или иной мере упругие, то при каждой ступеньке нагружения происходит затухающий колебательный переходный процесс, который на экране дисплея наблюдается как затухающая, в конечном итоге переходящая в точку, горизонтальная прямая линия, и излом графика сигнализируется как "якобы" достижение ДСН. Компьютер, получая информацию о переходном процессе от реверсивного счетчика 4 до окончания этого процесса, отсекает сигналы на дисплей 5 и сигнальное устройство 7, предупреждая тем самым неверную, преждевременную информацию о "якобы" достижении ДСН. Если информация испытуемой конструкции происходит в результате гидравлических, пневматических или вакуумных испытаний, то в качестве движителя, приводящего в поступательное движение зубчатую рейку 10, используется цилиндр 9 с поршнем и возвратно-демпфирующей пружиной. Рабочая среда поступает под поршень от испытуемого объекта 3 через гидравлический (газовый) редуктор 8, а при вакуумных испытаниях мимо него. Зубчатая рейка через трубку, смонтированную на оси 20-оборотного прецизионного потенциометра ППМЛ-1 11, преобразует информацию о давлении (вакууме) в электрический сигнал стабилизированного напряжения, поступающий на цифровой вольтметр 12, компьютер 6 и ось ординат дисплея 5. Если же испытуемый объект нагружается нарастающей ступенчатой весовой нагрузкой, то в качестве движителя оси ППМЛ-1 11 (фиг. 3) используется прецизионный 20-оборотный счетчик, входящий в комплект ППМЛ-1, которым в выбранном масштабе реальных нагрузок от 0 до Р_мах вручную устанавливается величина нагрузки при каждом ее изменении.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: возможность оперативно, т. е. в процессе испытания без дополнительной обработки результатов измерения деформации, определять ДСН; благодаря строгой автоматической фиксации точки перехода области линейной деформации в нелинейную область исключается вероятность появления остаточной деформации, которая кроме ослабления конструкции, вызванной ею, еще и перечеркивает результаты проведенных испытаний, так как ослабленная остаточной деформацией конструкция имеет иную ДСН, отличающуюся от якобы полученной в результате испытаний и остающуюся неизвестной; обеспечивает объективность оценки степени ослабления конструкции скрытыми дефектами благодаря автоматизации определения ДСН.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОЙ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ, заключающийся в том, что простой конструктивный элемент или несложную деталь машины нагружают ступенчато или плавно изменяющейся нагрузкой, измеряют деформацию этого объекта, обрабатывают ее и по результатам обработки этих измерений определяют допустимую статическую нагрузку для испытуемого объекта, отличающийся тем, что при определении допустимой статической нагрузки для любой конструкции измерение деформации осуществляют интерферометром с реверсивным счетным устройством в выбранной точке конструкции, а изменение нагрузки фиксируют преобразователем нагрузки в электрический сигнал с выходом этой информации на компьютер и дисплей, на котором визуализируют характеристику нагрузки - деформации, посредством компьютера непрерывно дифференцируют эту характеристику и отсекают, при ступенчатом нагружении объекта, сигналы переходного колебательного процесса на дисплей и сигнальное устройство до его полного затухания, упреждая тем самым преждевременный сигнал о достижении допустимой статической нагрузки, при возникновении нелинейности указанной характеристики формируют сигнал, по которому фиксируют момент достижения допустимой статической нагрузки и ее величину.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3