Якщо довільні два результати вимірювань відрізняються більше ніж на 10 %, зразок відбраковують.
Під час випробовування за температур, відмінних від кімнатної, дотримуються вимог ГОСТ 11150, ГОСТ 9651. Дослідження починають після витримування зразка у середовищі за заданої температури, достатньої для її стабілізації і вирівнювання. Похибка дотримування заданої температури зразка поблизу вершини тріщини не повинна бути більше ніж ± 5 °С.
Серію зразків випробовують за незмінних умов.
Результати вимірювань для кожного зразка записують до протоколу випробовування (додаток Д).
За розрахованою залежністю Кці(ї) визначають критичні значення характеристик динамічної тріщиностійкості К^с за поздовжнього зсуву (див. розділ 8).
Вимоги щодо безпеки праці під час випробовування
До роботи допускають осіб не молодших 21 року, які проінструктовані з охорони праці та атестовані з електробезпеки і які освоїли принцип роботи устатковання, вивчили методику експериментальних досліджень на копрах та правила технічного експлуатування електроустановок із напругою до 1000 В.7.^.2 Рухомі частини обладнання захищають кожухом.
7.11.3 Під час роботи з рідким азотом одягають захисні рукавиці та окуляри.
ПЛ Заборонено:
виконувати роботи за піднятого маятника копра та увімкненого електродвигуна;
проводити випробовування з несправними приладами;
присутність сторонніх осіб під час роботи з рідким азотом.
8 РОЗРАХОВУВАННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ Кт{Т)
8 ВИЗНАЧАННЯ КРИТИЧНОГО ДИНАМІЧНОГО
КОЕФІЦІЄНТА ІНТЕНСИВНОСТІ НАПРУЖЕНЬ Ksf!C
Швидкість процесу динамічного закручування зразків із тріщиною оцінюють за швидкістю зміни ДКІН — К|ц -■ dKm/dt.
Критичний ДКіН К^с визначають за максимальним значенням залежності Кш(0 відповідно до приведених нижче формул.
Для циліндричного зразка Кш(0 визначають відповідно до формули (8.1). Часову залежність зусилля Т(г) (див. 7.5) апроксимують кусково--ламаною лінією відповідно до формули (8.2):
= (8.1)
/=1 >1
(8.2)
/=1
де — статичний коефіцієнт інтенсивності напружень за дії одиничної сили 7(f) = 1;
шу кругові частоти власних крутильних коливань циліндра;
Л; —- вагові коефіцієнти;
H(t) —- функція Хевісайда;
п —- число мод власних крутильних коливань циліндра, яку враховують під час аналізування;
N —число ланок при апроксимації кусково-ламаною лінією діаграми «зусилля Т-час ї»;
к, — кутові коефіцієнти ланок у діаграмі «зусилля Т-час 6>;
— координати точок зламу при апроксимації кусково-ламаною лінією діаграми «зусилля Т — час г».
^і»з ’ ®/’ О/ обчислюють для різних значень X -• 2/0/О і різних відносних довжин циліндричного зразка у s2L/D за формулами (8.3—8.9).
= 2г/2(і9.85-163.ЗХ+584.5Х2 -919.3X3)/dV0 (8.3)
Для проміжку 0.3 < X < 0.7 і 4 < у < 8 значення безрозмірної Твої кругової частоти власних коливань циліндра ©• і вагових коефіцієнтів т], є такі:
co* = 0.2938-1.9471Х + 4.7635Х2 -3.5498Х3 + х(і3.449-36.046Х + 25.06Х2)//у,
а>2 = 1.185В - 7.03Х + 14.505Х2 -9.81 ЇХ3 + х(34.342-81.96Х + 58.56Х2)/у, (8.4)
<вз = 2.0046 -11.83SX + 23.44Х2 -15.188Х3 + Х (53.838 -115.714Х + 78.31Х2)/у.
■щ =1.2787 + 0.7049Х-3.941Х2 +3.408Х3 +(-0.0344 + 0.1637Х-0.0792Х2 -0.105Х3)у,
д2 = -0.8'903 + 2.2949Х-1.0Т68Х2 -0.6467Х3 + (о.О979-0.6216Х + О.9981Х2 -0.4667Х3)у, (8.5)
т3 = 0.901-4.479Х + 7.38Х2 -4.ОЗХ3 + (-0.0697 + 0.5542Х-1.1348Х2 +0.7Х3)у.
Для проміжку 0.3 < 4 < 0.7 і 8 < у < 13 значення <s‘ і щ є такі:
со, = 0.158 -1.11 34 + 2.70642 -1.95943 + 4(і 3.79 - 34.14 + 21,9442)/у,
и2 = 0.5295 - 3.3764+ 7.48442 -5.31243 + 4{39 -95.34 + 68.1Х2)/у,
// (о.о)
©з = 1.052-6.4564 + 13.31742 -8.91643 +4(б0.1-135.94 + 94.542)/у,
©4 = 1.5047-9.2024+ 18.60242 -12.19843 + 4(В1.68 -176.164 + Ї19.442)Д
щ = 1.058 + 1.99754-5.528542 +5.524943 + (-0.044 + 0.21444-0.197742 + 3.524942)4у,
п2 = -0.0978-3.1814 + 9.6442 -7.03343 + (о.0596-0.33174 + 0.331542ку,
1 / (8.7)
Пз =0.1894 + 0.92714-4.321642 +3.886843 +(0.954-0.1314)42у,
=-0.7987 + 3.92454 - 6.41242 + 3.48143 +(0.046 - 0.32364 + 0.635642 -0.38543)у.
Для проміжку 0.3 < 4 < 0.7 і 13 < у < 20 значення ©■ і ті/ є такими:
©І =0.1228-0.93654 + 2.248242 -1.593743 +4(і4.85-35.684 + 22.4442 )/у, ю2 = 0.2916-1.97934 + 4.553542 -3.289143 + 4(40.82 - 98.444 + 68. ВВ^^у, ©з = 0.5832 - 3.71384 + 7.936942 - 5.446443 + %(б4.02-147.344 +102.7842j/y, <8-8)
ш*4 = 0.8939 - 5.60394 +11.619742 -7.774543 + 4(86.51 -1 91.594 + 131.6242)/у,
©5 = 1.1 789 - 7.35744+ 1 5.04842 -9.933843 + т(і 09.14 - 235.294+ 159.2442уу.
щ = 1.197 + 0.43024 - 0.659442 - 0.47543 + 0.01142у,
д2 =-3.57764 + 9.214742 -5.938343 +(о.0417-0.19984 + 0.182242)4у,
туз = 2.45584-7.503542 +5.721943 +(-0.0239 + 0.14144-0.147542)4у, <8.9)
т]4 =-0.1023 - 0.64 844 + 2.6 3 36 42 - 2.12 5 43 +(-0.01 55 + 0.0 1 934)4у,
= 0.2889 - 0.90324 + 0.698042 -2.12543 + (0.0142-0.0194) 4у.
Між ©,■ (/ = 1,2,3,4,5), що входять у співвідношення (8.1) і ©*, які визначають за формулами (8.4, 8.6, 8.8), справедлива така залежність ©* = 2©/a/b/p/d (Е — модуль Юнга, р — густина матеріалу, D — діаметр зразка).
Приклад: розглянемо циліндричний зразок із сталі 40Х (гартування + відпуск 400 °С) довжиною 160 мм і діаметром 16 мм (Е s 2,1 • 1011 Па, v = 0,28). Глибина тріщини /0= 6,8 мм. Часова залежність приведеного зусилля Т. розрахованого за експериментальними даними (див. 7.5), має вигляд (рисунок 2).
Після апроксимування діаграми «сила Т — час 1» ламаною кривою встановлюють значення N, к, і 7(/ = 1, 2 Л*)- 3а результатами експериментальних досліджень та формулою (8.1) будують
графічну залежність ДК!Н від часу (рисунок 3). Розрахунки за формулою (8.1) здійснюють із використовуванням таких математичних пакетів як MATLAB, MATHCAD, МАТНЕМАТІСА або програми на алгоритмічній мові FORTRAN ІМ (текст цієї програми приведено в додатку Є).
Рисунок 2 ■— Діаграма «зусилля Т- час t» за динамічного кручення циліндричного зразка
Рисунок 3 — Залежність динамічного коефіцієнта інтенсивності напружень від часу
оЛ Критичне значення К^с визначають за максимумом функції Кці(0- Цю величину K,flc приймають за характеристику ДКІН за поздовжнього зсуву (див. рисунок 3) для фіксованої швидкості динамічного закручування.ДОДАТОК A
(довідковий)
ПОЗНАЧЕННЯ, ВИКОРИСТАНЬ У СТАНДАРТІ),
ТА ЇХНЯ РОЗМ8РН5СТВ
|
Індекс |
Назва |
Розмірність (SI) |
|
Киї |
Коефіцієнт інтенсивності напружень у пружній області для тріщини за поздовжнього зсуву |
2 МПа-м2 (н/м3/2) |
|
Кіп с |
Критичне значення коефіцієнта інтенсивності напружень тріщини за поздовжнього зсуву |
д МПа.м2 (н/м3/2) |
|
km, dKIdt |
Швидкість зміни коефіцієнта інтенсивності напружень за динамічного навантаження |
2 МПа-м2 -с1 |
|
Кас |
Критичне значення коефіцієнта інтенсивності напружень для матеріалу даного діаметра за динамічного навантаження |
2 МПа-м2 ^Н/м3?2 |
|
L/д ЛІІІС |
■ ' Критичне значення коефіцієнта інтенсивності напружень в умовах максимального стискання пластичної деформації за динамічного навантаження за поздовжнього зсуву |
2 МПа -м2 фмф |
|
к(1) MIIS |
Статичний коефіцієнт інтенсивності напружень (КІН) за дії одиничної сили для циліндричного зразка за поздовжнього зсуву |
(1/м3/2) |
|
G |
Модуль зсуву |
Па (Н/м2) |
|
V |
Коефіцієнт Пуассона |
— |
|
р |
Густина матеріалу |
кг/м3 |
|
(D, |
/-ва нетривіальна кругова частота безопорних власних коливань циліндра |
с"1 |
|
Л/ |
Вагові коефіцієнти |
— |
|
X |
Відносна глибина тріщини |
— |
|
ї |
Відносна довжина зразка |
— |
|
п |
Число мод власних крутильних коливань циліндра, що враховується |
|
|
|
Функція Хевісайда |
— |
|
N |
Число ланок за апроксимації кусково-ламаною лінією діаграми «зусилля Т-час /» |
— |
|
ki |
Кутові коефіцієнти ланок у діаграмі навантаження |
— |
|
T(t) |
Приведене зусилля на плечі D/2 зразка для розраховування ДКІН |
|
|
t |
Час навантажування зразка |
с |
|
k |
Координати точок зламу при апроксимації кусково-ламаною лінією діаграми «зусилля Т-час ї». |
с |
|
So,2 |
Умовна межа плинності (статична) |
Па (Н/м2) |
|
T0,3 |
Умовна динамічна межа плинності |
Па (Н/м2) |
|
a« |
Ударна в’язкість |
Дж/м2 |
|
5 |
Відносне видовження |
% |
|
V |
Відносне звуження |
% |
|
/-1 |
Робоча довжина зразка |
м |
|
L |
Відстань між опорами |
м |
|
D, Dk, d, h, Ь |
Розміри зразків для випробовування поздовжнім зсувом |
м |
|
I fc |
г г Глибина тріщини |
ІУ |
ДОДАТОК Б
(довідковий)
ПРИСТРІЙ ДЛЯ УДАРНОГО ЗАКРУЧУВАННЯ
ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗРАЗКІВ
Пристрій для ударного закручування циліндричних зразків (рисунок Б.1) складається з нерухомого захоплювача 6, який кріплять на нижній плиті 1 і рухомого захоплювача-динамометра 5, з’єднаного із поворотним важелем 3, який приводять в дію ударом по ньому молота копра (сила Р). Динамометр 5 із наклеєними давачами обертається навколо осі в напрямних заявницях 4.
Зразок закручується крутним моментом, який створюється зусиллям на молоті копра під час його спускання з фіксованих по висоті положень, що відповідає різним запасам енергії навантаження, і передається на важіль 3. Зусилля закручування валом 2 передається на захоплювач- динамометр 5. Зразок 7, закріплений у захоплювачах 5 та 6, руйнується зрізом під час прикладання до нього крутного момента, а зусилля закручування зразка фіксують динамометром 5.
Уся установка жорстко закріплена на одній із опор копра зварним кронштейном-основою 1. Сигнал розбалансу динамометра 5 передається в інформаційно-вимірювальну систему для подальшого опрацьовування і розраховування ДКІН.
Рисунок Б.1 — Пристрій для ударного закручування циліндричних зразків
ДОДАТОК В
(довідковий)
ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНА СИСТЕМА (SBC)
ДЛЯ ДИНАМІЧНИХ ВИПРОБОВУВАНЬ
Ця ІВС виконує такі функції:
відбирання інформації і підсилення сигналів із тензодавачів (вузол В), які розташовані на опорах і молоті копра;
аналого-цифрове перетворення сигналів;
введення цифрових сигналів у пам’ять персонального комп’ютера;
- розраховування за отриманими даними ДКІН за силовою схемою ударного закручування циліндричного зразка;
- візуалізація вихідних сигналів у табличній та графічній формах на екрані ПК та папері за допомогою принтера.Блок IBC складається з таких модулів (рисунок В.1):
підсилювачі широкосмугові АМР;
системи силовимірювання В;
аналого-цифрові перетворювачі A/D;
- синхрогенератор SYN;
процесор CPU;
модуль живлення.
За комплексом розроблених програм виконують такі задачі:
тарування іВС;
зчитування даних з ІВС і зберігання даних на довгострокових носіях;
забезпечення візуалізації результатів експерименту у вигляді кусково-лінійних діаграм та таблиць на екрані дисплея і друкувальному пристрої, обчислювання часових залежностей ДКІН.
Під час тарування ІВС застосовують кусково-лінійний метод апроксимації.
Під час випробовування внаслідок деформування силовимірювальних елементів пристроїв розбалансовуються тензомости, розміщені на них. Сигнал розбалансу подають на ІВС для подальшого його обробляння.
В — вимірювальні мости; АМР — підсилювачі вхідного сигналу; A/D — аналого-цифровий перетворювач; SYN — синхрогенератор;
CPU — процесор; RS — інтерфейс; PC — комп’ютер.
Рисунок В.1 — Блок-схема інформаційно-вимірювальної системи
Вимірювальні мости В розташовані окремо від вимірювального блока і живляться від блока живлення через сигнальний кабель. Сигнали розбалансу з вимірювальних мостів подаються на входи широкосмугових підсилювачів АМР через сигнальний кабель. Підсилені і відфільтровані сигнали з виходів підсилювачів надходять на входи аналого-цифрових перетворювачів (АЦП)- A/D. Аналого-цифрове перетворення синхронізується сигналами, що виробляються синхрогенератором SYN. Він генерує для роботи АЦП кінцеву послідовність із 256 імпульсів. Синхрогенератор містить пороговий пристрій, що ініціює генерацію послідовності імпульсів для АЦП і процесора CPU. Пороговий пристрій спрацьовує, коли перевищується поріг одним із вхідних сигналів підсилювачів або замикаються синхроконтакти.
Кожен АЦП має оперативну пам’ять, яка фіксує результат перетворення вхідних сигналів. Процесор переносить вміст пам’яті кожного АЦП у власну пам'ять після закінчення процесу аналого-цифрового перетворення. Накопичену інформацію процесор передає у пам’ять ПК за допомогою інтерфейсе. Усі модулі вимірювального блока і вимірювальні мости живляться напругою модуля живлення 5 В; -> 12 В; - 12 В
