Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны



Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны
Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны

Владельцы патента RU 2581746:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости. Сущность: поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую αy части полного сближения в контакте, по их сумме определяют величину полного сближения α в контакте, с последующим определением коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны. Предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей, затем определяют суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей, с учетом которой определяют суммарное упругое сближение αy,Σ в центре контакта деталей, с последующим определением суммарного полного сближения αΣ и коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны. Технический результат: создание нового универсального способа определения коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей, который справедлив при произвольном сочетании твердостей материалов контактирующих деталей. 3 табл.

 

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости.

Известен традиционный способ определения коэффициента нормальной контактной жесткости экспериментальным путем, заключающийся в том, что к стыку деталей с первоначально точечным контактом прикладывают нормальную силу F и измеряют возникающее при этом сближение в контакте α. Коэффициент нормальной жесткости контакта j определяют по формуле

Недостатком этого способа является то, что полученные значения j справедливы только для тех условий (размеры индентора, механические свойства и упругие константы материалов детали и индентора), для которых проводилось измерение. Следовательно при изменении этих условий необходимо вновь опытным путем определять соответствующие значения j.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта детали и индентора двоякой кривизны (патент №2027984, МКл. G01N 3/00, заявл. 07.03.1991, опубл. 27.01.1995, бюл. №3), заключающийся в том, что поверхности детали и индентора с определенными геометрическими параметрами шероховатости и упругими константами материалов прижимают друг к другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную и упругую части полного сближения и по их сумме - величину полного сближения α в контакте и коэффициент j нормальной контактной жесткости, при этом дополнительно определяют предел текучести σт, временное сопротивление σв и предельную равномерную деформацию εр материала детали при растяжении, с учетом которых определяют интенсивность εi,0 упругопластической деформации в центре упругопластического отпечатка по формуле

а остаточную часть сближения h в центре контакта определяют с учетом εi,0 по формуле

где µ1 и µ2 - соответственно коэффициент Пуассона для материала индентора и детали;

k1 и k2 - соответственно константа упругости для материала индентора и детали;

m - коэффициент, зависящий от механических характеристик детали;

Rпр - приведенный радиус кривизны детали и индентора.

Недостатком этого способа является то, что он полностью теряет свою достоверность в тех случаях, когда обе детали упругопластически деформируются в контакте, поскольку в указанном способе предусмотрено, что только одна из деталей может упругопластически деформироваться в контакте, а вторая деталь всегда деформируется только упруго (и поэтому называется - индентор), то есть индентор внедряется в поверхность детали.

Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют определять коэффициент нормальной жесткости, если обе детали упругопластически деформируются в зоне контакте. Необходимо отметить, что контактное взаимодействие деталей, твердости материалов которых отличаются менее чем в 2 раза (в таких условиях обе детали упругопластически деформируются в контакте), наиболее часто реализуется в современной технике.

В этой связи важнейшей задачей является создание нового универсального способа определения коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей, который был бы справедлив при произвольном сочетании твердостей материалов контактирующих деталей.

Техническим результатом заявленного способа является создание нового универсального способа определения коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей, который справедлив при произвольном сочетании твердостей материалов контактирующих деталей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны, заключающемся в том, что поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую αy части полного сближения в контакте, по их сумме определяют величину полного сближения α в контакте, с последующим определением коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны, при этом предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей по формуле

определяют суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей по формуле

с учетом которой определяют суммарное упругое сближение αу,Σ в центре контакта деталей по формуле

(6)

с последующим определением суммарного полного сближения αΣ=hΣ+αу,Σ, a коэффициент j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны определяют по формуле

где НДпр - приведенная пластическая твердость контактирующих деталей;

НД1 - пластическая твердость первой детали;

НД2 - пластическая твердость второй детали;

hΣ - суммарная остаточная часть сближения в центре контакта;

Rпр - приведенный радиус кривизны контактирующих деталей;

F0 - контактная нагрузка, соответствующая появлению остаточной деформации в центре контакта;

F - рабочая контактная нагрузка;

a и b - коэффициенты, зависящие от соотношения пластических твердостей материала деталей НД1/НД2 в зоне контакта;

αу,Σ - суммарная упругая часть сближения в центре контакта;

π=3,14;

k1 и k2 - константы упругости материала первой и второй детали;

;

µ и E - соответственно коэффициент Пуассона и модуль нормальной упругости (индексы 1 и 2 относятся к материалам первой и второй детали);

αΣ - суммарное полное сближение в центре контакта.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта. Это позволяет установить наличие или отсутствие упругопластической деформации в контакте на поверхности каждой из деталей. Необходимо подчеркнуть, что если значения пластической твердости НД1 и НД2 отличаются в 2 раза и более, то упругопластическая деформация в зоне контакта возникает на поверхности в зоне контакта той из деталей, твердость которой существенно меньше. Если же пластические твердости НД1 и НД2 соизмеримы, то есть отличаются менее чем в 2 раза, то упругопластическая деформация в зоне контакта одновременно возникает на поверхностях обеих деталей.

Существенным отличием является и то, что с учетом значений пластических твердостей НД1 и НД2 материалов деталей определяют предложенный авторами новый параметр - приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей в зоне контакта, что позволяет при определении коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей одновременно учесть упругопластические деформации обеих деталей в зоне контакта.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа и новые взаимосвязи, установленные авторами между ними, позволили предложить новые зависимости для определения приведенной пластической твердости, суммарной остаточной части сближения hΣ в центре контакта. Это позволяет при определении коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей одновременно учитывать пластическую твердость материала обеих контактирующих деталей, а также суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта, которая в общем случае является суммой остаточных частей сближения на поверхности каждой из контактирующих деталей. Новой является также и зависимость для определения суммарного упругого сближения αу,Σ в центре контакта деталей. Таким образом, предложенные зависимости в новой форме устанавливают взаимосвязи между всеми указанными выше существенными факторами, определяющими основные параметры при определении коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей двоякой кривизны (приведенной пластической твердости контактирующих деталей, рабочей контактной нагрузки, приведенного радиуса кривизны контактирующих деталей, соотношения пластических твердостей материала деталей в зоне контакта, суммарной остаточной части сближения hΣ в центре контакта деталей и суммарного упругого сближения αу,Σ в центре контакта деталей). Это позволяет определять коэффициент нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны при произвольном сочетании значений пластических твердостей НД1 и НД2 в зоне контакта, что и делает предлагаемый способ универсальным.

Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны реализуется следующим образом.

Определяют упругие константы материала первой детали (E1, µ1) и второй детали (E2, µ2). Значения модулей нормальной упругости E1, E2 и коэффициент Пуассона µ1, µ2 можно определить экспериментально или по справочным данным (см., например, значения E в книге Крагельского И.В., Добычина М.Н.. Комбалова B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с., на стр. 467-470, а значения µ в книге Марковца М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Машиностроение, 1979. - 191 с., на стр. 38).

Измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта согласно ГОСТ 18835-73 "Металлы. Метод измерения пластической твердости".

По измеренным значениям НД1 и НД2 определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей по формуле (4)

НДпр=1/0,66(1/НД1+1/НД2);

при этом, если НД1≥2НД2, то есть происходит внедрение первой детали во вторую, то принимают НД1=2НД2 и согласно формуле (4) приведенная твердость НДпр=НД2; если НД1≤0,5НД2, то есть происходит контактное сплющивание первой детали, то принимают НД1=0,5НД2 и согласно формуле (4) приведенная твердость НДпр=НД1; если пластическая твердость первой детали находится в диапазоне 0,5НД2>НД1<2НД2, то значение приведенной пластической твердости НДпр вычисляют по измеренным значениям НД1 и НД2 по формуле (4).

Определяют (согласно, например, книге М.С. Дрозда, М.М. Матлина, Ю.И. Сидякина. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации. - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на стр. 41 приведенный радиус кривизны Rпр в зоне контакта двух деталей

где А и В соответственно меньшая и большая из следующих двух сумм (см. книгу М.С. Дрозда, М.М. Матлина, Ю.И. Сидякина «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М: Машиностроение, 1986. - 221 с. на стр. 32)

знаки "+" и "-" относятся соответственно к случаям контакта первой детали, ограниченной выпуклым контуром, со второй деталью, сечение которой в данной плоскости кривизны ограничено выпуклым или вогнутым контуром;

R1,1, R2,1 - радиусы кривизны первой детали, a R1,2, R2,2 - радиусы кривизны второй детали в сечениях двумя главными плоскостями кривизны;

nр, nσ - коэффициенты, зависящие от соотношения главных кривизн А/В и приведены в указанной выше книге М.С. Дрозда, М.М. Матлина, Ю.И. Сидякина «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на стр. 213-214.

Суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей определяют с учетом НДпр при заданной рабочей контактной нагрузке F по формуле (5)

,

при этом значения F0 можно определить (см., например, книгу М.С. Дрозда, М.М. Матлина, Ю.И. Сидякина «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на стр. 19) по формулам

Коэффициенты а и b, зависящие от соотношения пластических твердостей материала деталей НД1/НД2 в зоне контакта, определяют по предложенным авторами новым формулам (13)

Необходимо подчеркнуть, что формула (5), определяющая суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей, является универсальной и справедлива для всех явлений (одновременная упругопластическая в зоне контакта первой и второй детали, упругопластическое внедрение в одну из деталей в зоне контакта, упругопластическое сплющивание одной из деталей в зоне контакта), которые могут иметь место в зоне контакте деталей:

1. Случай упругопластического внедрения, например, первой, гораздо более твердой (НД1≥2НД2) детали во вторую; при этом для крайнего значения НД1=2НД2 коэффициенты согласно формул (13) будут соответственно a=0,159, b=1, а формула (5) преобразуется к известному (см., например, книгу М.С. Дрозда, М.М. Матлина, Ю.И. Сидякина «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на стр. 53, а также описание прототипа по патенту 2027984, МКл. G01N 3/00, заявл. 07.03.1991, опубл. 27.01.1995, бюл. №3) виду (при НДпр=НД2)

2. Случай упругопластического сплющивания первой гораздо менее твердой (НД1≤0,5НД2) детали второй деталью; при этом для крайнего значения НД1=0,5НД2 коэффициенты согласно формул (13) будут соответственно a=0,33, b=1,23, а формула (5) преобразуется к известному (см., например, книгу Матлина, М.М., С.Л. Лебского, А.И. Мозгуновой "Закономерности упругопластического контакта в задачах поверхностного пластического упрочнения" / М.: Машиностроение-1, 2007. - 219 с., на стр. 43) виду (при НДпр=НД1)

3. Случай упругопластического контакта деталей, материалы которых имеют близкие твердости (0,5НД2>НД1<2НД2), то есть отличаются менее чем в 2 раза. При этом коэффициенты a и b определяют по формулам (13) по измеренному соотношению пластических твердостей НД1/НД2 материалов первой и второй деталей в зоне контакта

Определяют суммарное упругое сближение αу,Σ из уравнения (6)

и суммарное полное сближение в контакте

а затем по формуле (7) определяют коэффициент нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны.

Пример. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа.

Определение коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны провели на деталях, изготовленных их сталей различного уровня пластической твердости НД. Упругие константы материалов деталей µ1=µ2=0,28, E1=E2=2·105 МПа.

В таблице 1 представлены геометрические параметры, пластическая твердость испытанных деталей и приведенная твердость контактирующих деталей, а также указаны явления, протекающие в зоне силового контакта деталей.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблицах 2 и 3. Как видно из таблицы 2, при использовании предлагаемого способа определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны, который предусматривает предварительное измерение пластической твердости НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей, обеспечивается определение суммарной остаточной части сближения hΣ в центре контакта деталей с погрешностью, не превышающей 5% по сравнению с данными эксперимента при любом соотношении пластических твердостей контактирующих деталей, в то время как по способу-прототипу погрешность достигает 39%.

Из таблицы 3 видно, что аналогичные результаты получены и для коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны: у предлагаемого способа погрешность не превышает 5%, а у способа-прототипа может достигать 45%. При этом с ростом рабочей контактной нагрузки (то есть с увеличением упругопластической деформации в зоне контакта) погрешность определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны по способу-прототипу возрастает.

Таким образом, результаты экспериментальной проверки свидетельствуют о пригодности предлагаемого способа для практического использования.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества.

Способ обладает достаточно высокой точностью: погрешность определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны не превышает 5%. При этом способ является универсальным и сохраняет свою достоверность при любом сочетании пластических твердостей контактирующих деталей двоякой кривизны, то есть пригоден для использования при всех возможных явлениях, протекающих в зоне упругопластического контакта (упругопластическое внедрение или сплющивание, а также одновременная упругопластическая деформация деталей в контакте).

В связи с этим предлагаемый способ позволяет повысить точность определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта как единичного контакта деталей двоякой кривизны (например, в контакте тяжело нагруженных деталей фрикционных передач, шариковых подшипников качения, опорных катков и т.п., то есть в тех случаях, когда в зоне контакта может возникнуть упругопластическая деформация), так и сопряжения шероховатых поверхностей деталей (в тех случаях, когда микровыступы описываются поверхностями двоякой кривизны), и тем самым повысить точность, надежность, а значит и качество машины (или ее узла) в целом.

Кроме того, предлагаемый способ может быть использован для определения режимов поверхностного пластического деформирования, например, при упрочнении дробеобработкой поверхностей деталей, пластическая твердость материала которых соизмерима с пластической твердостью инструмента (дроби): при этом дробинки не только образуют остаточные отпечатки на упрочняемой поверхности, но и сами частично сплющиваются; такие явления возникают при дробеобработке цементованных поверхностей зубьев зубчатых передач.

Таким образом, способ, воплощающий заявленное изобретение, предусматривает, что поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую αy части полного сближения в контакте, по их сумме определяют величину полного сближения α в контакте, с последующим определением коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны, при этом предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей, определяют суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей, с учетом которой определяют суммарное упругое сближение αу,Σ в центре контакта деталей, с последующим определением суммарного полного сближения αΣ и коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны.

Способ предназначен для использования в промышленности для определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны.

Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны, заключающийся в том, что поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую αy части полного сближения в контакте, по их сумме определяют величину полного сближения α в контакте, с последующим определением коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны, отличающийся тем, что предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей по формуле
НДпр=1/0,66(1/НД1+1/НД2),
определяют суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей по формуле

с учетом которой определяют суммарное упругое сближение αy,Σ в центре контакта деталей по формуле

с последующим определением суммарного полного сближения αΣ=hΣ+αy,Σ, а коэффициент j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны определяют по формуле

где НДпр - приведенная пластическая твердость контактирующих деталей;
НД1 - пластическая твердость первой детали;
НД2 - пластическая твердость второй детали;
hΣ - суммарная остаточная часть сближения в центре контакта;
Rпр - приведенный радиус кривизны контактирующих деталей;
F0 - контактная нагрузка, соответствующая появлению остаточной деформации в центре контакта;
F - рабочая контактная нагрузка;
а и b - коэффициенты, зависящие от соотношения пластических твердостей материала деталей НД1/НД2 в зоне контакта;
αy,Σ - суммарная упругая часть сближения в центре контакта;
π=3,14;
k1 и k2 - константы упругости материала первой и второй детали;

µ и Е - соответственно коэффициент Пуассона и модуль нормальной упругости (индексы 1 и 2 относятся к материалам первой и второй детали);
αΣ - суммарное полное сближение в центре контакта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано в машиностроительной отрасли при сборке узлов и деталей корпусных изделий и оперативном контроле остаточной прочности крепежных элементов.

Способ относится к горной промышленности, в частности к шахтным подъемным установкам, и предназначен для контроля технического состояния подъемного каната. Способ позволяет определить жесткость подъемного каната на растяжение путем измерения длины подъемного каната от точки схода подъемного каната с барабана подъемной машины до подвесного устройства подъемного сосуда при остановке порожнего подъемного сосуда под загрузку, веса груза, удлинения подъемного каната после загрузки подъемного сосуда и последующего расчета, по величине которой судят о техническом состоянии подъемного каната.

Изобретение относится к области механических испытаний металлов и сплавов, а именно к испытаниям на изгиб с растяжением, и может быть использовано при испытании различных конструкций, работающих в сложных условиях нагружения, при расчетах на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением.

Изобретение относится к средствам измерения относительной продольной деформации на поверхности материальных тел. Экстензометр содержит два референтных тела в виде заостренных инденторов, при этом один индентор жестко связан с корпусом прибора, другой установлен с возможностью перемещения, а также систему передачи этих перемещений.

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению изменения длительной прочности бетона во времени эксплуатируемых под нагрузкой в условиях внешней агрессивной среды бетонных и железобетонных конструкций.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие, а также на сложное сопротивление и может быть применено в учебной лаборатории.

Изобретение предназначено для оценки деформативности соединений в изделиях из импрегнированной ткани, подвергаемых двухосному напряжению неразрушающими нагрузками с целью определения деформативных характеристик пневматической конструкции в целом.

Изобретение относится к области «Физики контактного взаимодействия» материальной среды в предельном состоянии. Сущность изобретения состоит в том, что предельное состояние исследуемой среды определяют по зависимости τ с р к = p с р к t g φ ° + с ,    где τ с р к и p с р к - значения тангенциального главного напряжения ( τ с р к = σ I = σ I I ) и давления, соответствующего главному напряжению растяжения-сжатия ( σ I I I = p с р к ) среды, в условиях компрессионного сжатия образца среды, а значения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды определяют как: 1) в условиях одноосного деформирования , - при выходе линий сдвига на боковую поверхность образца и - под подошвой штампа; 2) при деформировании поверхности полупространства , - при выходе линий сдвига на поверхность полупространства и - под подошвой штампа; 3) при деформации штампом дна вертикальной выработки , - при выходе линий сдвига из стенок выработки и - под подошвой штампа, где рб=(γстрh-cстр)ctgφстр (кг/см2) - бытовое гравитационное давление; 4) при деформации среды в замкнутом массиве , - при выходе линий сдвига в полость над штампом и - под подошвой штампа. Технический результат - обеспечение возможности определения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды в условиях одноосного деформирования, при деформировании поверхности полупространства, при деформации штампом дна вертикальной выработки, .при деформации штампом дна вертикальной выработки и при деформации штампом дна вертикальной выработки.

Решение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения характеристик металла, проявляемых в технологических операциях холодной обработки давлением.
Изобретение относится к способу изготовления плоских образцов из высокоэластичных полимеров и других материалов, способных испытывать большие деформации в результате нагрузки, для проведения экспериментов на двухосное растяжение.

Изобретение относится к области неразрушающих измерений давления на заданном горизонтальном уровне бетонных и кирпичных стен и фундаментов зданий и сооружений на стадии их эксплуатации. Сущность: на поверхность стены или фундамента наклеивают тензорезистор на уровне измеряемого давления вдоль направления главных сжимающих напряжений и измеряют начальное омическое сопротивление тензорезистора. В стене или фундаменте выше и ниже тензорезистора высверливают два отверстия диаметром в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, на расстоянии в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, глубиной 40…60 мм и измеряют ответное омическое сопротивление тензорезистора. Определяют относительную деформацию стены или фундамента и давление на заданном уровне стены или фундамента по формулам. Для мониторинга давления на стену или фундамент в каждое отверстие закладывают по два стальных полуцилиндра длиной, равной глубине отверстий, диаметром меньше диаметра отверстий на 2…3 мм. Между стальными полуцилиндрами забивают по стальному клину длиной, равной глубине отверстий, и толщиной 1…3 мм с одной стороны и 4…5 мм с другой стороны. Забиванием стальных клиньев доводят омическое сопротивление тензорезистора до величины, равной начальному омическому сопротивлению, затем фиксируют величину текущего омического сопротивления тензорезистора в любой момент времени и вычисляют изменение омического сопротивления тензорезистора, приращение деформации стены или фундамента и давление на стену или фундамент в любой момент времени. Технический результат: сохранение несущей способности стен и фундаментов; уменьшение концентрации напряжений в стенах и фундаментах; отсутствие необходимости нарушения электрической цепи тензорезисторов; возможность непрерывного мониторинга давления на стены и фундаменты; дистанционное управление измерениями. 4 ил.

Изобретение относится к методам испытаний металлов на трещиностойкость, в частности к способу изготовления сварного составного образца типа СТ для испытаний на трещиностойкость облученного металла по стандартным методикам. Обойму изготавливают из необлученного металла и вставку из облученного металла обломка ранее испытанного образца-свидетеля для корпусов реакторов типа ВВЭР. На первом этапе изготавливают вставку. На втором этапе выбирают металл для изготовления обоймы, для этого определяют предел текучести облученного металла вставки и по диаграмме «предел текучести металла вставки - предел текучести металла обоймы» определяют предел текучести металла обоймы и из выбранного металла изготавливают элементы обоймы. С помощью электронно-лучевой или лазерной сварки выполняют приварку в определенной последовательности отдельных элементов обоймы к вставке. Вначале приваривают передний элемент обоймы, затем поочередно приваривают боковые элементы обоймы и после этого последним сварным швом приваривают задний элемент обоймы. При этом создают условия, чтобы температура в центре вставки облученного металла в процессе сварки не превышала температуру облучения. Затем прорезают задний элемент обоймы до вставки и потом после циклического нагружения и выращивания усталостной трещины до середины вставки. Последующее испытание сварного составного образца на трещиностойкость проводят по стандартной методике. Обеспечивается повышение достоверности результатов испытаний на трещиностойкость облученного металла путем испытания предлагаемого сварного составного образца типа СТ за счет снижения остаточных сварочных напряжений при сохранении свойств облученного металла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может быть использовано для определения вязкости разрушения металлов. Сущность: осуществляют статическое нагружение плоского образца с выращенной трещиной усталости и регистрацию длины трещины в момент перехода от стабильного медленного ее развития в нестабильное быстрое. Плоский образец последовательно по оси нагружения соединяют в одну силовую цепочку с идентичным ему плоским образцом и осуществляют регистрацию длины подросшей трещины в неразрушенном образце после разрушения одного из образцов. Технический результат: обеспечение возможности более точно оценить безопасную повреждаемость конструкций. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области механических испытаний материалов на прочность и устойчивость, в частности к испытаниям образцов из органического стекла в условиях чистого сдвига. Изготавливают круглый образец диаметром D с концентричным сквозным отверстием, диаметр d которого выбирают в соответствии с выражением d≤10D. В качестве держателя образца используют стальной элемент цилиндрической формы, диаметр которого равен диаметру сквозного отверстия, а высота элемента - больше толщины листа испытуемого материала. Стальной элемент вводят в сквозное отверстие образца. К выступающим торцевым поверхностям элемента прикладывают осевые сжимающие усилия и при визуальной регистрации момента потери устойчивости образца или момента разрушения образца производят замер диаметра С деформированного элемента. Результаты измерений используют для расчета максимальных касательных напряжений. Технический результат: возможность создать условия чистого сдвига на плоских образцах из органического стекла. 3 ил.

Изобретение относится к техническим устройствам для испытания грунтового основания фундамента штампом. Тензометрический секционный штамп содержит чувствительный элемент и измерительные приспособления для измерения контактного давления. Чувствительный элемент расположен между грунтовым основанием и жестким штампом, выполнен в виде упругой плиты постоянной толщины из материала с модулем упругости, меньшим в 10 и более раз модуля упругости материала штампа, и имеет размеры и форму штампа в плане и толщину, равную не более 1/10 ширины штампа. Штамп и упругая плита имеют соосные сквозные отверстия, каждое из которых служит геометрическим центром секции, выделенной физически или виртуально из упругой плиты, и в которых в теле жесткого штампа закрепляют или изготавливают полые цилиндры со стержнями, имеющими возможность свободно перемещаться относительно полых цилиндров, но закрепленными посредством анкеров, выполненных в форме дисков, на нижней грани упругой плиты, а перемещения стержней относительно полых цилиндров определяют измерительными приспособлениями. Технический результат: повышение эффективности тензометрического штампа за счет возможности измерения двумерного распределения контактного давления по подошве штампа, уменьшения сложности изготовления и эксплуатации, а также снижение его стоимости. 2 ил.

Изобретение относится к области определения прочностных свойств металлов и их сплавов путем приложения растягивающих нагрузок к образцам и может быть использовано в металлургии и машиностроении. Сущность: проводят температурно-деформационную обработку металла и осуществляют испытания на растяжение до разрушения. Производят определение сужения в шейке образца, вычисление предельных деформаций, воспроизведение испытаний на растяжение методом численного моделирования в программной среде, сопоставление результатов численного моделирования с результатами «реальных» испытаний на растяжение и определение предельного значения критерия разрушения производится при достижении предельной деформации. Технический результат: повышение достоверности определения предельных значений нормализованного критерия разрушения Cockcroft-Latham для любых процессов обработки металлов давлением. 2 ил.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Способ включает подготовку пресс-порошка, прессование образца, фиксацию изменений деформаций при сжатии, построение компрессионных кривых и проведение испытания, причем прессование осуществляют одностадийно и непрерывно, с переменными значениями давления прессования и формовочной влажности пресс-порошка, при этом требуемое оптимальное соотношение влажности и давления прессования определяют положением оптимальной точки на компрессионной кривой, лежащей на ее пересечении с отрезком, перпендикулярным хорде, соединяющей начальное и конечное значения интервала давления прессования на кривой, и проходящим через точку пересечения касательных к кривой в области заданного интервала давления прессования. Достигается возможность нахождения оптимальных значений давления прессования и влажности пресс-порошков при минимальном количестве экспериментов. 1 пр., 2 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области испытаний строительных изделий. Стенд содержит опорную трубу с центральным сквозным отверстием для соосного вертикального размещения в нем арматуры и с днищем для опирания нижнего конца арматуры. Верхний конец арматуры закреплен в бетонной призме или в уголковом элементе, которые установлены сверху на опорной трубе. Нижний конец арматуры закреплен в траверсе, выполненной в виде двух швеллеров. Траверса установлена горизонтально в симметричных боковых вырезах, выполненных в нижней части опорной трубы. Вертикальное усилие на арматуру осуществляется нагружающим устройством через грузовую металлическую трубу, которая установлена коаксиально опорной трубе. Заглушенным верхним концом грузовая металлическая труба опирается на крепление с верхним концом арматуры. Нижний конец грузовой трубы опирается на выступающие за опорную трубу концы траверсы. Толщина стенок грузовой металлической трубы составляет не менее 5 мм. Для динамического воздействия на арматуру в качестве нагружающего устройства использована копровая установка. При статическом воздействии на арматуру использован гидравлический пресс. Достигается получение точных параметров прочности анкеровки арматуры в бетоне, а также определение физико-механических параметров арматуры при растяжении как при статическом, так и при динамическом воздействиях. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения свойств металла, проявляющихся при пластическом деформировании в технологических операциях холодной обработки металла давлением (ХОМД). Сущность: осуществляют этапную холодную деформацию испытуемого образца, при которой окружность, ограничивающая нагружаемую поверхность образца, трансформируется в эллипс, измерение длины осей эллипса после каждого нагружения, определение главных деформаций и интенсивности деформации εi, измерение твердости по Виккерсу (HV) и определение зависимости между интенсивностью деформации εi и твердостью HV в результате аппроксимации графической зависимости между указанными параметрами в соответствии с формулой HV=Nεin, где n - коэффициент, численные значения которого отражают восприимчивость испытуемого металла к наклепу, а коэффициент N определяет собой твердость HV, приобретаемую металлом после деформирования с интенсивностью εi=1. Испытания проводят на образце, изготовленном в виде цилиндра, деформацию осуществляют сжатием, при этом измерение длины осей формирующегося эллипса производят после каждой очередной осадки образца. Техническим результатом является расширение технологических возможностей способа за счет определения восприимчивости к наклепу металла, производимого в прутках диаметром менее 15 мм, применяемого в технологиях холодного объемного деформирования. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области определения остаточного напряжения путем инструментального индентирования. Сущность: осуществляют приложение к образцу одноосного напряжения, двуосного напряжения и одинакового по всем направлениям напряжения, а затем выполнение инструментального индентирования с использованием индентора, вычисление наибольшей глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии образца путем подстановки в формулу для вычисления максимальной глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии фактической глубины контакта в ненапряженном состоянии, полученной из фактической глубины контакта индентора, и максимальной глубины вдавливания индентора и результирующей глубины отпечатка индентора при приложении максимального вдавливающего усилия L0, найденных из зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия, полученной путем инструментального индентирования, получение кривой зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия в ненапряженном состоянии путем подстановки вычисленной указанным образом максимальной глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии образца в формулу, связывающую глубину вдавливания индентора и вдавливающее усилие, и вычисления разности ΔL усилий между усилием L1, соответствующим максимальной глубине вдавливания индентора на кривой зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия в ненапряженном состоянии, и максимальным вдавливающим усилием L0, и вычисление остаточного напряжения в образце путем подстановки вычисленной разности ΔL усилий в формулу для вычисления остаточного напряжения. Технический результат: возможность определять остаточное напряжение в образце даже при отсутствии состояния без остаточного напряжения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 27 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-04-20 2016-04-20T09:32:32
Наверх