Механические параметры

Методы измерения параметров при испытаниях деталей машин можно разделить на механические, пневматические, оптические и электрические.

Для измерения постоянных или медленно меняющихся параметров преимущественно используют более простые методы - механические или оптические. Пневматические методы применяют как бесконтактные. Для измерения быстроменяющихся параметров, а также для автоматического контроля размеров преимущественно применяют электрические методы, достоинствами которых являются малая инерционность, малое влияние на объект измерения благодаря малым массам и размерам датчиков, дистанцион-ность, удобная регистрация результатов с

Упругие и пластические перемещения на заданной базе измеряют тензометрами. Как и все средства измерения перемещений и деформаций,' тензометры делятся на механические, оптические, пневматические, акустические (струнные) и электрические.

Реальные кристаллы всегда имеют всевозможные дефекты, нарушающие строгую периодичность их структуры и оказывающие сильное влияние практически на все их свойства — электрические, механические, оптические и др. Рассмотрим кратко наиболее важ-. ные дефекты кристаллов.

В практике неразрушающего контроля наибольшее распространение получили такие методы как акустические, электрические, магнитные, радиационные, склерометрические, механические, оптические, тепловые, микрорадиоволновые, инфракрасные, радиоизотопные, голографические и др. Каждый из указанных методов включает в себя несколько вариантов, отличающихся частотным диапазоном, способом ввода, приема и регистрации колебаний, видом излучения (непрерывный гармонический, импульсный), типом используемого физического параметра и т. д. Например, только акустические методы имеют более десяти вариантов (импульсные, вибрационный, резонансный, импедансный, акустической эмиссии, фазовый велосимметрический, эхо-импульсный, зеркально-теневой, спектральный, поляризационный, амплитудно-временной, ультразвуковой, голографический и др.).

Основная идея метода заключается в том, что на модель наклеивается тензорезистор, представляющий собой тонкую металлическую проволоку, образующую ряд петель. Эта проволока деформируется вместе с участком модели, на который она наклеена. Если модель изготовлена из металла, проволока электрически от нее изолирована. При деформировании проволоки изменяется ее электрическое сопротивление, величина которого регистрируется с помощью специальной аппаратуры. Известны и менее распространенные тензометры: механические, оптико-механические, оптические, акустические, струнные, электромагнитные, емкостные, фотоэлектрические и т. д. Все методы, связанные с тензометрированием, имеют свои преимущества и недостатки. В зависимости от условий эксперимента и его задач каждому из этих методов может быть отдано предпочтение. Однако все они обладают одним общим недостатком — деформации измеряются только в том месте, где установлен соответствующий тензометр. Общую картину поля напряженного и деформированного состояния моделей могут дать методы хрупких покрытий, сеток, муара и голографической интерферометрии и фотоупругости. Эти методы наиболее удобны, когда исследования ведутся не на реальных конструкциях, а на моделях.

Для измерения напряжений наибольшее распространение получили тензометры, основанные на использовании тензометрических преобразователей: механические, оптические, пневматические, струнные (акустические) и электрические.

Для получения кривой изменения давлений за цикл, а следовательно, и индикаторной мощности двигателя, применяют индикаторы: а) дающие диаграмму в течение одного цикла и б) записывающие диаграмму за несколько циклов в течение времени, доходящего в некоторых случаях до 1 мин. И те и другие в свою очередь можно ра бить на несколько видов в зависимости от принципа их действия. Так, например, индикаторы могут быть механические, оптические, электрические, пьезоэлектрические и др.

Измерение цилиндрических деталей малых размеров. Для измерения малых наружных размеров цилиндрических деталей применяют предельные калибры и универсальные измерительные средства: механические, оптические, пневматические и др. Для деталей малой жесткости используют контактные измерительные средства с малыми усилиями измерения (до 1±0,25Я), а также бесконтактные измерительные средства [5].

Измерение отклонений формы и расположения поверхностей. Измерение отклонений от прямолинейности и плоскостности. Для измерения отклонений от прямолинейности и плоскостности применяют следующие методы: 1) механические (измерение с помощью поверочных линеек, плит, натянутой струны, карусельным плоско-мером); 2) гидростатические (измерение методом свободно налитой жидкости, сообщающихся сосудов и с помощью уровня); 3) оптико-механические (автоколлимационные и коллимационные методы, метод визирования); 4) оптические (измерение плоскими стеклянными пластинами и интерферометрами).

ческие, физико-механические, оптические, теплофизические, кор-

Выбор класса функциональной зависимости, аппроксимирующей матрицу данных, осуществляется из соображений сохранения физического соответствия математической модели реальному объекту. Таким образом, механические параметры объекта могут быть определены по совокупности измеренных электрофизических параметров и, наоборот, электрофизические параметры могут быть определены по известным значениям механических параметров. На рисунке 3.5.2 изображена топография распределения магнитной проницаемости в металле испытательного образна в области упругих деформаций, полученная расчетным путем по эмпирической линейной зависимости типа

Для решения задачи с помощью ЭВМ необходимо ее формализовать, выразив математическими зависимостями. При этом формализуются: варьируемые или оптимизируемые механические параметры объекта проектирования, которые могут меняться в процессе синтеза и от которых зависит величина критерия эффективности; ограничения, накладываемые на решение поставленной задачи (например, ограничение длин звеньев, габаритов, веса, углов давления и т. д.). 7

Выбор класса функциональной зависимости, аппроксимирующей матрицу данных, осуществляется из соображений сохранения физического соответствия математической модели реальному объекту. Таким образом, механические параметры объекта могут быть определены по совокупности измеренных электрофизических параметров и ^наоборот, электрофизические параметры могут быть определены по известным значениям механических парамегров. На рисунке 3.5.2 изображена топография распределения магнитной проницаемости в металле испытательного образца в области упругих деформаций, полученная расчетным путем по эмпирической линейной зависимости типа

лять и другие физические характеристики материала: плотность, содержание компонентой 'в v гетерогенных системах, влажность, степень полимеризации и старения,;механические параметры, радиопрозрачность и пр. [1,2, 7, 8]. К наиболее информативным геометрическим параметрам объекта контроля следует отнести толщину пластин, оболочек 'и диэлектрических покрытий на проводящем и непроводящем основаниях, поперечные размеры линейно-протяженных проводящих и диэлектрических изделий (нитей, стержней, лент, прутков), локализацию проводящих и .диэлектрических включений и др. (рис. 1).

Контроль твердых дисперсных (сыпучих) материалов допускает большую свободу в выборе конструкции ЭП, так как контролируемая среда может принять любую форму в соответствии с применяемой конструкцией ЭП. Чаще всего ЭП выполняют в виде, сосуда, заполняемого контролируемой средой, или в виде преобразователя, погружаемого в эту среду. Несколько конструкций ЭП такого вида приведено на рис. 5. Контролируемыми параметрами в данном случае являются степень дисперсности среды, физико-механические параметры частиц (например, их состав, влажность), состав полидисперсных сред.

Сейчас при контроле механических свойств материалов для испытаний на растяжение, сжатие, изгиб, скручивание, длительную прочность, ползучесть, релаксацию напряжений применяют громоздкое и дорогое механическое оборудование. Пределы прочности, текучести, упругости, относительного удлинения, ударной вязкости определяют на образцах выборочным путем. Но даже у материалов одной марки, плавки, партии механические характеристики могут разниться. Выход подсказывает применение магнитных коэрцитиметров, позволяющих оценивать качество термообработки, твердость и другие механические параметры через коэрцитивную силу ферромагнитного материала. Так проверяется качество углеродистых сталей и других содержащих железо сплавов после термообработки.

Явление волнового совпадения необходимо учитывать при расчетах тонких строительных ограждений, помня, что закон массы справедлив только в интервале частот второго диапазона с верхним пределом, определяемым нижним значением нижней граничной частоты волнового совпадения. Чем в более высокой области частот возникают волновые совпадения, тем менее они учитываются. Повышение же частоты волновых совпадений зависит от значения цилиндрической жесткости ограждения. Чем менее жестким будет ограждение, тем в более высоких областях частот окажутся провалы звукоизоляции. Следовательно, звукоизоляцию ограждения определяет не только вес, но и его физико-механические параметры.

Экспериментальные методы, применяемые для определения механических свойств материалов, должны удовлетворять некоторым основным требованиям: (1) напряжения внутри образца должны определяться по экспериментально задаваемым их значениям на границе; (2) напряжения в образце должны быть однородными. Если механические параметры, которые необходимо измерить, представляют собой средние характеристики поведения материала в целом, например деформации, то необходимо удовлетворять лишь первому из двух сформулированных ограничений.

Методика измерения жесткостных параметров анизотропных материалов при использовании образцов, находящихся в неоднородном напряженном состоянии, была продемонстрирована в работе [26]. Однако в случае, когда измеряемые механические параметры определяются локальным поведением материала, осуществление экспериментов при одновременном выполнении обоих ограничений может приводить к значительному упрощению в обработке результатов. Разрушение является локальным процессом, и его начало в образце редко можно определить априори. Для того чтобы разделить влияние локальных

дежного сравнения влияния различных сред на скорость роста трещины при КР должны быть известны и контролируемы металлургические и механические параметры. Простым и удобным методом оценки влияния различных сред на Ki является измерение только области II на кривой v—К. В этой области, названной плато скорости (областью постоянной скорости), скорость роста трещин не зависит от напряжений. Для детального исследования, конечно, необходимо полное измерение кривой v—/С как функции среды.

На характер технологического процесса существенное влияние оказывают следующие факторы: физическое состояние обрабатываемого объекта (твердое, сыпучее, волокнистое, жидкое, газообразное и т. д.); количество объекта, которое обрабатывается за один цикл; физико-механические параметры объекта (допустимые скорости, ускорения, усилия, температуры и т. д.); состояние объекта в начале и конце обработки; способ обработки. Как исходный объект (материал, полуфабрикат), так и готовая продукция могут быть штучными и массовыми (табл. 1).