Параметров преобразователя

Об этом, в частности, свидетельствует результаты исследований прочности оболочек давления, ослабленных мягкими прослойками, полученные в работах /60, 72 — 73/. где было показано, что в результате контактного упрочнения мягких (разупрочненных) участков существенно возрастает несущая способность конструкций. Это позволило по-новому подойти к вопросам повышения работоспособности сварных соединений оболочковых конструкций. Так, например, в работе /60/ была экспериментально подтверждена принципиальная возможность достижения равнопрочное™ механически неоднородных сварных соединений основному металлу оболочки путем регулирования величины теплового воздействия сварки и варьирования размеров зон разупрочнения (ширины мягких прослоек). К наиболее интересным результатам следует отнести и экспериментальные данные, полученные в /22, 73, 74/ при испытании труб 114x4.1 мм из сталей 15Г2СФ и 15Г2СФР с раз-упрочненными участками в околошовной зоне и сварных сосудов 123,4x11,55 мм из низко- и среднелегированных сталей с кольцевыми мягкими швами, подтверждающими неоднозначность механического поведения мягких прослоек в связи с проявлением эффекта их контактного упрочнения и выявляющие взаимосвязь параметров предельного состояния всей конструкции с геометрическими, прочностными и деформационными характеристиками сварных соединений. Следует особо выделить работы О. А Бакши и А.С Богомоловой /71, 72/, в которых вскрыт механизм контактного упрочнения неоднородных сварных соединений тонкостенных оболочковых конструкций и получены решения для некоторых распространенных конструктивных и силовых схем. В частности, исследовано напряженно-деформированное состояние поперечной мягкой прослойки в тонкостенной цилиндрической оболочке при ее осевом растяжении; продольной мягкой прослойкой, расположенной в цилиндрической оболочке, находящейся под воздействием внутреннего давления и осевой силы; экваториальной кольцевой мягкой прослойки в сферической оболочке давления. Однако, в целом результаты данных исследований не дают полной картины влияния двухосно-сти нагружения и места расположения мягкой прослойки в оболочковой конструкции в на ее несуигую способность хотя и являются хорошей основой для разработки общей расчетной модели.

Об этом, в частности, свидетельствует результаты исследований прочности оболочек давления, ослабленных мягкими прослойками, полученные в работах /60, 72 — 73/, где было показано, что в результате контактного упрочнения мягких (разупрочненных) участков существенно возрастает несущая способность конструкций. Это позволило по-новому подойти к вопросам повышения работоспособности сварных соединений оболочковых конструкций. Так, например, в работе /60/ была экспериментально подтверждена принципиальная возможность достижения равнопрочное™ механически неоднородных сварных соединений основному металлу оболочки путем регулирования величины теплового воздействия сварки и варьирования размеров зон разупрочнения (ширины мягких прослоек). К наиболее интересным результатам следует отнести и экспериментальные данные, полученные в /22, 73, 74/ при испытании труб 114x4,1 мм из статей 15Г2СФ и 15Г2СФР с раз-упрочненными участками в околошовной зоне и сварных сосудов 123,4х 11,55 мм из низко- и среднелегированных сталей с кольцевыми мягкими швами, подтверждающими неоднозначность механического поведения мягких прослоек в связи с проявлением эффекта их контактного упрочнения и выявляющие взаимосвязь параметров предельного состояния всей конструкции с геометрическими, прочностными и деформационными характеристиками сварных соединений. Следует особо выделить работы О.А. Бакши и А.С. Богомоловой /71, 72/, в которых вскрыт механизм контактного упрочнения неоднородных сварных соединений тонкостенных оболочковых конструкций и получены решения для некоторых распространенных конструктивных и силовых схем. В частности, исследовано напряженно-деформированное состояние поперечной мягкой прослойки в тонкостенной цилиндрической оболочке при ее осевом растяжении; продольной мягкой прослойкой, расположенной в цилиндрической оболочке, находящейся под воздействием внутреннего давления и осевой силы; экваториальной кольцевой мягкой прослойки в сферической оболочке давления. Однако, в целом результаты данных исследований не дают полной картины влияния двухосно-сти нагружения и места расположения мягкой прослойки в оболочковой конструкции в на ее несущую способность хотя и являются хорошей основой для разработки общей расчетной модели.

9. Пример расчета верхней и нижней оценок параметров предельного цикла..................................................................................................................... 361

туры) не превышают параметров предельного по прогрессирующему формоизменению цикла.

5.6.7. Приближенные нижние оценки параметров предельного цикла (т. е. значения, меньшие или равные параметрам предельного цикла) получают, задавая какие-либо удовлетворяющие условиям равновесия распределения остаточных напряжений и вычисляя максимальные значения нагрузок и температур, при которых приведенные напряжения (отвечают сумме остаточных и условных упругих напряжений) не превышают as.

Например, можно принять, что остаточные напряжения во всех точках конструкции пропорциональны гермоупругим напряжениям в один из моментов времени цикла (такое распределение удовлетворяет условиям равновесия при нулевых внешних нагрузках) или что некоторые компоненты остаточных напряжений (рф или ре или pz) пропорциональны минимальным за цикл разностям между а и соответствующими упругими напряжениями (G%\ abe\ а^'). В последнем случае остальные компоненты остаточных напряжений находятся из условий равновесия и затем вычисляется соответствующая нижняя оценка параметров предельного цикла. 330

5.6.8. Приближенные верхние оценки для параметров предельного цикла могут быть получены при использовании кинематических методов, т. е. методов, опирающихся на кинематическую теорему (п. 5.6.5). Преимуществом этих методов является четкое кинематическое представление о характере возникающей циклической пластической деформации, ее механизме. Они используются лишь для определения условий прогрессирующего формоизменения, поскольку знакопеременное течение носит локальный характер и соответствующее предельное условие определяется на основании указанного выше приближенного критерия (изменение упругих напряжений в точке конструкции превышает 2as).

9.1. Данный пример иллюстрирует порядок расчета верхней и нижней оценок параметров предельного цикла с помощью общих методов теории приспособляемости. Характеристики конструкции и условия нагружения выбраны условно с целью наиболее отчетливого изложения этапов расчета. Особенности решений при более сложных условиях нагружения рассматриваются в конце каждого этапа.

Здесь T0(t)—температура срединной поверхности; T2(t)—разность температур внутренней и наружной поверхности оболочки. Цель расчета—определение верхней и нижней оценок параметров предельного цикла и последующее сопоставление их

Полученный результат является верхней оценкой параметров предельного цикла: он определяет условия реализации в предельном цикле поля приращений перемещений, изображенного на рис П4.44.

9.6. Сопоставление верхней и нижней оценок параметров предельного цикла с параметрами рабочего цикла. Уточнение верхней и нижней оценок.

Следует отметить, что выражения (5.4.3) и (5.4.4) получены для однородного магнитного поля, то есть достаточно длинной намагничивающей обмотки и широкой пластины (h » d). При конечных размерах обмотки и пластины эти формулы являются приближенными и могут быть использованы для оценок электрических параметров преобразователя в за-

Следует отметить, что выражения (5.4.3) и (5.4.4) получены для однородного магнитного поля, то есть достаточно длинной намагничиваю-щей обмотки и широкой пластины (h » d). При конечных размерах обмотки и пластины эти формулы являются приближенными и могут быть использованы для оценок электрических параметров преобразователя в за-

Главный вывод, который можно сделать на основании анализа кривых, приведенных на рис. 5.36, заключается в том, что амплитуда донного сигнала на трещине для данных параметров преобразователя снижается пропорционально увеличению высоты трещины. Эта зависимость использована при разработке метода распознавания типа дефектов и измерения их размеров с использованием дифракции первого и третьего типов (рис. 5.37; см. также схему 9 в табл. 5.7). Суть метода при реализации в автоматизированном контроле заключается в следующем. Ультразвуковой прямой преобразователь, перемещаясь по поверхности контролируемого изделия, излучает УЗ-колебания. Эхо-сигналы отраженные от дефекта, и донные сигналы принимаются тем же преобразователем.

Стыковые сварные соединения контролируют эхо-методом наклонным совмещенным преобразователем в основном с одной поверхности сварного соединения и с обеих сторон шва прямым (а), и одно-(б) или одно- и двукратно (в) отраженными лучами (рис. 3.6). Схемы прозвучивания выбирают в зависимости от толщины металла, ширины шва и параметров преобразователя [5]. Угол ввода — из условия

Приборы активного контроля обычно снабжаются преобразователями в сочетании с рядом дополнительных устройств, преобразующих изменение параметров преобразователя в командный импульс исполнительному органу станка. В зависимости от метода преобразования измерительного импульса приборы активного контроля разделяются на индуктивные, пневматические и емкостные.

Поскольку изложенный подход к уменьшению q>3k не гарантирует необходимого уменьшения общего уровня вибраций Ф3, для осуществления последнего в данном случае должна быть предусмотрена возможность некоторого плавного изменения параметров преобразователя и дополнительного изменения тем самым собственных свойств системы. Такие изменения, проводимые с целью окончательной ее настройки, должны осуществляться непосредственно на судне во время его испытаний.

Для стабилизаторов бывает характерен автоколебательный режим, который может быть следствием случайного перехода на пониженное рабочее давление, сокращения присоединяемого объема и других факторов. Определим зависимости частоты и амплитуды таких автоколебаний от параметров преобразователя.

Разработка энергетической установки заданной электрической мощности на базе унифицированного радиоизотопного источника теплоты обусловливает необходимость иного подхода к оптимизации ее термодинамических параметров, отличного от традиционного, при котором для минимизации топливной составляющей эксплуатационных затрат термодинамические параметры определяются из условия обеспечения максимума эффективного КПД установки. При использовании унифицированного источника теплоты загрузка, а значит и топливная составляющая эксплуатационных расходов заранее определены. Поэтому оптимизацию термодинамических параметров цикла преобразователя целесообразно вести по критерию минимума удельной (на единицу УУЭЛ) площади холодильника-излучателя FXH при условии получения требуемого эффективного КПД установки г^ф. Значение последнего вычисляется по УУЭЛ и тепловой мощности унифицированного источника теплоты. В этом случае достигается снижение приведенных затрат в космическую энергетическую установку за счет сокращения транспортной составляющей эксплуатационных расходов, поскольку на долю холодильника-излучателя приходится до 30 % общей массы установки и его размеры существенно зависят от термодинамических параметров цикла. При таком подходе в общем виде задача оптимизации термодинамических параметров преобразователя формулируется следующим образом:

Как отмечалось в разд. 1.1.1, чем шире полоса пропускания, тем более короткие импульсы может излучать и принимать преобразователь (из этого общего правила возможны исключения). Искажение формы электрического зондирующего импульса при образовании эхосигнала, показанное на рис. 1.5, связано именно с недостаточной полосой пропускания ПЭП, равной -0,2. В случае, показанном на рис. 1.37, широкополосность достигается согласованием параметров преобразователя и электрического колебательного контура. Максимальная широкополосность получается, когда два максимума сливаются и образуют плато. На рис. 1.37 это наблюдается при добротности электрического контура Qj = 3,5.

Инструментом настройки чувствительности в этом случае может служить разработанная в ЦНИИТмаше система АРД-универсал, предназначенная для построения индивидуальной АРД-диаграм-мы и автоматически учитывающая влияние всех перечисленных факторов. Система АРД-универсал [72] включает в себя стальной ступенчатый образец с боковыми отверстиями и компьютерную программу. Основное преимущество методики перед применяемыми ранее заключается в том, что АРД-диаграмма строится для индивидуальных значений параметров преобразователя (частота, угол ввода, размер пьезопластины и др.), которые могут отличаться от типовых.

Рис. 5.2. Номограммы для выбора параметров преобразователя в зависимости от толщины изделия и ширины валика стыковых 6СТ и тавровых йт соединений: