Регистрации деформации

В процессе малоцикловых испытаний используют тензометры, основанные на контактном и бесконтактном принципах измерения деформаций. В контактных тензометрах наиболее широко используются тензорезисторные датчики, располагаемые на упругом элементе тензометра. Бесконтактные тензометры применяются, как правило, при высокотемпературных испытаниях. Предполагается использование тензометров на квантовых генераторах и полупроводниковых датчиках [168]; получает распространение измерение деформации с использованием дифференциальных трансформаторов. Предложено175 устройство для задания и регистрации деформаций при малоцикловых испытаниях на усталость со второй электроконтактной микрометрической головкой. Для определения циклического предела пропорциональности (в отличие от статического, определяемого в первом цикле) привлекаются i[124] физические методы исследования, метод измерения температуры рабочей зоны образца и метод измерения электрического сопрртивления этой же зоны.

лагружения 0,002—2 цикла/мин, время статического разрушения стали средней прочности от 0,15 до 15ч). Запись диаграмм деформирования осуществляется на двухкоординатном приборе (точность .±1%), замер деформаций поперечным деформометром, усиление канала регистрации деформаций до 1000 : 1.

качества отмеченной аппаратуры и эффективности ее использования в научно-исследовательских организациях и заводских лабораториях требуются дальнейшие усовершенствования, направленные на обеспечение достаточной точности, стабильности и воспроизводимости процессов теплового воздействия и механического нагружения в широком температурном интервале в газовых средах и в вакууме. Эта проблема неразрывно связана с созданием стандартов на методы тепловой микроскопии материалов, с регламентированием метрологических характеристик соответствующих средств исследования (точность нагружения и деформирования, измерения и регистрации деформаций, действия систем нагрева и охлаждения, систем программного управления, чувствительность оценки структурных изменений в материале). Как было показано выше, методы низко- и высокотемпературной металлографии в зависимости от конкретных задач эксперимента могут быть реализованы:

Широкое применение метода сдерживается в связи с трудностями регистрации деформаций, необходимостью использования опытных операторов и возможными значительными ошибками, вызванными нелинейностью зависимости А/ — / (р).

Механические испытания в указанных направлениях были осуществлены с широким использованием средств измерения местных упругих и упруго-пластических деформаций (малобазной тензометрии, муара, сетки, оптически активных покрытий, голографии, интерферометрии); автоматизированных установок с управлением от ЭВМ и от программных регуляторов, имеющих электрогидравлический, электромеханический и электродинамический приводы; систем измерения процессов повреждения и развития трещин (оптической микроскопии, метода электропотенциалов и электросопротивлений, датчиков последовательного разрыва, датчиков накопления повреждений, акустической эмиссии, анализа жесткости объекта нагружения); комбинированных (расчетно-эксперименталь-ных) методов и средств изучения напряженно-деформированных состояний и прочности для обоснования программ испытаний и анализа их результатов; систем для проведения стендовых испытаний моделей и реальных конструкций, включающих указанные выше средства измерения и регистрации деформаций, накопленных повреждений и длин трещин (сосудов давления, трубопроводов, дисков и лопаток турбин, валов, элементов энергетических и транспортных установок, сварных конструкций).

Для регистрации деформаций образцов и изделий при нагружении их внутренним давлением применимы практически все современные методы и средства тензометрии: метод делительных сеток и струнные тензометры— для определения больших деформаций; тензорезисторы и механические тензометры, оптические активные покрытия — для измерения относительно малых деформаций. Для оценки напряженного состояния в зонах концентрации напряжений используют тензометрические и оптические методы.

вляющих собой комбинацию нагрузочного приспособления и весов. Эти установки различаются как методами нагружения (установки гидравлические, электромеханические), так и методами регистрации деформаций и нагрузок.

Катодно-осциллографическая установка для регистрации деформаций при ударе см. [18, 25, 29].

Фиг. 176а Схема установки для регистрации деформаций (при частотах от 0 до 300 гц): I— выпрямитель,

б) Рекордеры с сервомотором (перо приводится в движение сервомотором, управляемым реле). Электронный автоматический потенциометр и мосты отечественного производства предназначаются для регистрации деформаций проволочными тензометрами и температуре помощью термопар и имеют характеристики: время прохождения пером шкалы 1,5 сек. при ширине ленты 250 мм, чувствительность 15-10~6в, точность+ 0,2%; позволяют вести регистрацию с 400 точек.

для регистрации деформаций

Методика исследования. Испытанию подвергались образцы технического железа (0,04% С) сечением 10 мм2. Теплосмены осуществлялись в температурном интервале 800 — 900° С с наложением постоянного растягивающего напряжения (о=0,5 — 4,0 кгс/мм2). Испытания проводились на установке ИМАШ-9-66, снабженной автоматической системой непрерывной регистрации деформации образца в процессе испытания .с точностью до 0,01 мм.

Для регистрации деформации динамометра использовались два тензодатчика сопротивления типа ПКП с номинальным сопротивлением 200 Ом (или четыре датчика сопротивлением 100 Ом). Тензодатчики наклеены на динамометр симметрично относительно его оси и соединены последовательно для устранения возможного влияния изгибных волн. Датчики составляют одно плечо моста Ml. Мост М2, идентичный основному Ml, но без питания является компенсационным и соединяется с компенсационными датчиками, наклеенными на стержень вблизи от основных, и вторым входом предусилителя осциллографа. Симметричный монтаж мостов и их соединения с датчиками и осциллографом, а также надлежащий выбор точки заземления обеспечивает компенсацию электрических помех до приемлемого уровня.

В ступенчатых стержнях волновая картина усложняется вследствие появления отражений от областей сту-пенчатого изменения сечения. Справедливость соотношений (4.1) про-веряли путем регистрации деформации, вызванной упругой ВОЛНОЙ, В Рис. 58. Изменение интен-области ступенчатого изменения се- сивности напряжений в чения стержня. Результаты исследо- стержне в области ступен-

Пульт управления 3 состоит из блока регистрации или задачи силы 5, панели управления 8, блока регистрации деформации и блока силоизмери-теля.

По способу отсчёта различают тензометры: а) с визуальным отсчётом по шкале и б) с записью механической, оптической, электронной, благодаря которой достигается возможность регистрации деформации во времени и дистанционность наблюдений.

В случае регистрации деформации по каналу с одним рабочим (активным) датчиком амплитудная балансировка моста осуществляется бесконтактным потенциометром R\ — /?2-Активный и компенсационный датчики подключаются соответственно к клеммам а и k.

/ - главный щит; 2 - система нагрева; 3 - система охлаждения; 4 - динамометр; 5 - потенциометр для регистрации температуры; 6 - щит управления; / - реле времени нагрева; 8 - счетчик циклов; 9 - реле времени охлаждения; JO - прибор регистрации деформации; / / - гру»; 12 - переключатель

Более информативным, но и более сложным является определение е при статическом изгибе путем регистрации деформации еб на так называемой характерной базе, расположенной на тыльной гладкой стороне образца напротив линии сплавления (рис.6.4,4,в,г). Все остальные элементы испытания, описанные выше и касающиеся схемы нагружения, установки и закрепления образцов, остаются без изменения. Характерная база Е^ должна иметь размер АВ не более 0,25 5 и располагаться в средней по ширине части образца, где имеется плоское деформированное состояние. Увеличение размера АВ более чем 0,25 5 приводит к включению в базу измерения участков, которые имеют меньшую деформацию, чем в средней части базы АВ.

Для исследования влияния низких температур на несущую способность быстровра-щающихся элементов конструкций в поле центробежных сил разработана разгонная установка, позволяющая проводить испытания в интервале температур 293...77 К при частоте вращения до 60 000 мин"1 (рис. 11.10.9). Испытуемую деталь 3 устанавливают на консоли гибкого несущего вала 2 и опускают в сосуд Дыоара 4 с жидким азотом. Сосуд Дьюара, корпус 6 несущего вала с мультипликатором 7 и приводным электродвигателем 8 крепят к крышке 1 камеры, которая может вращаться на шарнирах при ее установке в вертикальном положении. Для получения различных частот вращения в цепи привода использован электродвигатель постоянного тока типа СТГ-18Т, Использование пружины 5 в узле крепления детали 3 позволяет осуществлять ее регулированное поджатие и предотвращать возникновение больших термических напряжений при захолаживании узла нагружения. При разрушающих кратковременных испытаниях осколки вращаемой детали разрушают криостат, поэтому азотные криоетаты в разгонных установках изготовляют из пенопласта. Средства измерения и регистрации деформации и температуры аналогичны рассмотренным выше.

Пульт управления 3 состоит из блока регистрации или задачи силы 5, панели управления 8, блока регистрации деформации и блока силоизмери-теля.