Программных испытательных

На основе этой функции были разработаны программы нагруже-ния. В программных испытаниях приняты четыре разные программы: с возрастающей нагрузкой (Н — В), уменьшающейся нагрузкой (В — Н), возрастающе-уменьшающейся (Н •— В — Н) и со случайным порядком появления уровней нагружения (С). Пример программного нагружения со случайным порядком амплитуд (С) показан на рис. 2, я.

Результаты, приведенные в табл. 2, показывают, что с уменьшением числа циклов в блоке программы (с возрастанием числа повторений блоков программного нагружения до разрушения) расчетная долговечность уменьшается (около 5 %). Большое влияние числа циклов в блоке программы на усталостную долговечность доказано в испытаниях [6]. Небольшое количество блоков, реализованных до усталостного разрушения (около 10), может быть причиной повышения определенной в программных испытаниях усталостной долговечности на 30 %. С ростом количества блоков значение усталостной долговечности приближается к усталостной долговечности, определенной в испытаниях со случайной нагрузкой.

2. Характеристики усталости, определяемые при1 программных испытаниях

Для испытаний на служебную выносливость необходимо обеспечить с помощью программного управления нагрузкой в стендовых условиях точное или приблизительное совпадение характеристик испытательного и эксплуатационного режимов. Спектр нагрузок при программных испытаниях обычно можно точно воспроизвести, а порядок чередования амплитуд — условно приближенно, так как большинство испытательных установок «е может осуществлять быстрый (в пределах единиц циклов) и часто повторяющийся переход от одних амплитуд к другим. Такие испытания принципиально отличаются от испытаний на выносливость в естественных условиях эксплуатации машин, где нагрузки могут быть неизвестными.

тально. Правильность гипотезы накопления повреждения оценивается в конечном итоге по совпадению значений долговечности, полученных при программных испытаниях и предсказанных данной гипотезой. Предполагается, что гипотезой, а по существу — способом вычисления повреждения, можно пользоваться при других режимах нагружения, в том числе эксплуатационных, так как она дает расчетную оценку усталостного повреждения на всех стадиях его роста. Установление границ применимости и численная оценка погрешностей, связанных с выходом за пределы этих границ, имеют практическое значение.

Определение границ повреждающих напряжений при программных испытаниях на усталость важно не только для расчетов, но и для методики составления программ стендовых испытаний на служебную выносливость достаточно сложных конструкций. Для форсирования испытания проводятся по усеченным спектрам эксплуатационной нагрузки, обычно по спектрам, не содержащим нагрузок малой величины. Актуальность определения нижней границы повреждающих напряжений для таких испытаний очевидна.

При обосновании специальных требований, которым должны удовлетворять только машины для программных испытаний на усталость, следует, очевидно, исходить из того, какие цели преследуют такие испытания. В г,л. I показано, что основной задачей программных испытаний на усталость в конечном счете является изучение закономерностей сопротивления усталости при нестационарных режимах нагружения. В большинстве случаев взаимное распределение экстремальных значений эксплуатационных нагрузок деталей носит случайный характер, поэтому, естественно, возникает вопрос о необходимости воспроизведения при программных испытаниях случайного чередования нагрузок и замены его более простым, но эквивалентным (по степени вызываемого усталостного повреждения) случайному.

чении'второй секции (ЭМ2) ее корпус вместе с валиком притягивается к первой секции, что определяет уровень второй ступени нагрузки. Включение последней секции (ЭМ3) устанавливает уровень третьей ступени нагрузки. Управление срабатыванием секций электромагнита осуществляется программным диском 2 (см. рис. 37), имеющим скользящие контакты, расположенные на трех уровнях. Регулировка приращения напряжения ступени при программных испытаниях достигается изменением плеча углового рычага 4 (см. рис. 39) вследствие перемещения всего устройства. Типичная осциллограмма нагруженйя, полученная с использованием э'той системы программирования, показана на рис. 40.

при переходе с одного уровня нагрузки на другой. Кроме этого необходимо убедиться в отсутствии влияния на нагруженное» образца сил инерции неуравновешенных частей устройства Осциллограмма, записанная в условиях асимметричного нагоу-жения при программных испытаниях (рис, 62, а), свидетельствует о том, что при принятых параметрах машины программный

2. Характеристики усталости, определяемые при программных испытаниях ........•...... . . ... 12-

Во время прикидочных испытаний все определения и измерения проводятся с такой же тщательностью, как и при основных программных испытаниях.

Как подчеркивалось выше, испытания при неизотермическом нагружении с получением базовых характеристик, необходимых для оценки накопления повреждений, должны проводиться на программных испытательных установках с обратными связями по нагрузкам (деформациям) и температурам. Вместе с тем в практике получили распространение методики термоусталостных испытаний [16, 138, 186, 192, 196, 254, 257, 282] благодаря простоте и близости в ряде случаев условий нагружения и нагрева эксплуатационным. Нагружение на термоусталостных установках осу-

Примеры режимов, которые могут быть выполнены на программных испытательных установках со следящими системами нагружения, показаны на рис. 5.2.4.

Существенным элементом программных испытательных установок является блок задачи программы. Программирование условий испытаний в настоящее время чаще всего обеспечивается по заданной жесткой программе. В качестве задатчиков могут быть использованы простейшие электромеханические устройства, в которых сигнал задачи программы выдается потенциометром, приводимым во вращение от электродвигателя через редуктор, причем команда на реверс поступает от соответствующей системы автоматики при достижении сигналом заданной величины. Такого типа задатчик позволяет обеспечивать на программной испытательной установке режимы мягкого и жесткого нагружения с постоянством скорости изменения регулируемого параметра. Частота нагружения определяется скоростью привода и составляет максимально порядка 5 циклов/мин.

В настоящее время фирмой MTS выпускается несколько моделей универсальных программных испытательных установок, снабженных ЭЦВМ (модель 810 с процессором — модель 433).

В книге обобщены результаты работ по созданию комплекса научного оборудования для программных испытаний на усталость. Приведены характеристики усталости, определяемые с помощью программных испытательных машин, дано обоснование основных требований, предъявляемых к таким машинам, а также методов составления испытательных программ по данным статистической обработки информации об эксплуатационной нагруженности деталей. Основное внимание уделено динамическому исследованию программных испытательных машин, программирующих и стабилизирующих устройств, командной и исполнительной аппаратуры.

Использование характеристик сопротивления усталости, полученных при стационарных испытаниях, не может обеспечить высокой точности расчета на прочность деталей, работающих в условиях случайного нагружения — наиболее типичного для современных ответственных конструкций. Методы расчета деталей при нестационарной напряженности, разрабатываемые академиком АН УССР С. В. Серенсеном и его учениками, предполагают использование характеристик усталости, учитывающих влияние изменчивости величины действующих напряжений. Такие характеристики определяют с помощью программных испытательных машин, на которых исследуются закономерности накопления усталостного повреждения в зависимости от эксплуатационных, конструктивных и технологических факторов, определяются параметры вторичных кривых усталости, а также выясняются активные части спектра эксплуатационных напряжений.

В монографии обобщен опыт проектирования, расчета и динамического исследования программных испытательных машин и различных командных устройств, а также некоторых приборов для изучения кинетики усталостного разрушения.

Таким образом, при выборе способа силовозбуждения для программных испытательных машин следует в каждом отдельном случае учитывать цели проводимых исследований, а также то, что каждый из указанных способов имеет свой, присущий ему диапазон развиваемых частот, усилий и перемещений [9].

Для воспроизведения синфазных и противофазных режимов малоциклового нагружения на программных испытательных машинах соответствующие циклы нагрузки и температуры задают с помощью синхронизированных или независимых программ.

Малоцикловые испытания при постоянных и переменных температурах в условиях жесткого нагружения проведены на программных испытательных установках, оснащенных системами воспроизведения различных режимов термо механического нагружения и регистрации диаграмм неизотермического упругопластического деформирования образца. Методика таких испытаний изложена в ряде руководств и монографий [ 1, 2,8].

Для воспроизведения синфазных и противофазных режимов малоциклового нагружения на программных испытательных машинах соответствующие циклы нагрузки и температуры задают с помощью синхронизированных или независимых программ.

Малоцикловые испытания при постоянных и переменных температурах в условиях жесткого нагружения проведены на программных испытательных установках, оснащенных системами воспроизведения различных режимов терл*омеханического нагружения и регистрации диаграмм неизотермического упругопластического деформирования образца. Методика таких испытаний изложена в ряде руководств и монографий [ 1, 2, 8 ] .