Р о з д і л 2
Методики досліджень тріщиностійкості матеріалів в діапазоні температур 293 К
–873 К
Особливість експериментальних досліджень, результати яких узагальнені в даній
дисертації, полягала в тому, що необхiдно було виконати значний обсяг
випробувань, крім того, в процесі виконання експерименту виникали задачі в
отриманні великих інформаційних масивів силових та деформаційних параметрів з
малою часовою дискретністю. Це зумовило необхідність розробки спеціальних
методик дослiдження, а також методик автоматизацiї експерименту та машинної
обробки його результатiв.
Методика охоплює дослідження починаючи від вибору об’єкта та визначення
механічних характеристик матеріалу і закінчуючи розрахунком силових,
енергетичних та деформаційних параметрів механіки руйнування.
В зв‘язку з цим виникає необхідність отримання даних випробувань, що описують
закономірності росту втомних тріщин, їх візуалізації, зберігання та
накопичення.
Випробування на циклічну тріщиностійкість матеріалів здійснювали з
використанням як електрогідравлічної випробувальної машини СТМ-100, а також
модернізованої електромеханічної машини FP-100.
Сервогідравлічна випробувальна машина СТМ-100, розроблена в авіаційному
науково-технічному комплексі (АНТК) імені О. К. Антонова (м. Київ). Керування
машиною здійснювалось від персонального комп’ютера типу ІВМ РС/АТ, який
під’єднаний до випробувальної машини за допомогою модуля КАМАК.
За допомогою даного комплексу можна реалізовувати наступні режими випробувань:
статичний розтяг - стиск в межах 0…100 кН;
циклічне навантаження в межах ±80кН.
Діапазон робочої частоти лежить в межах 0,005…100 Гц, який можна задавати як
від комп’ютера так і від зовнішнього генератора, який під’єднується
безпосередньо до машини.
Керування випробуваннями може здійснюватись за наступними параметрами:
деформацією (E), зусиллям (F) і переміщенням штока (S), що дає змогу
реалізовувати жорстке та мўяке навантаження з наступними формами циклу:
прямокутною, синусоїдальною або лінійною.
Передбачено масштабування керуючого параметру в наступних діапазонах:1:1; 2:1;
5:1. Випробувальний комплекс дає можливість реєструвати вимірювальні величини
F, S, E на магнітоносій, також діаграми деформування і руйнування пишуться на
двохкоординатний самопишучий потенціометр.
Похибка величини підтримування задаючого каналу та похибка контрольованих
величин не перевищує 1 % від максимального значення встановленого масштабного
діапазону.
Програма керування створена у середовищі пакету прикладних програм ПОИСК
(Програмное Обеспечение Испытаний Самолётных Конструкций) за допомогою якого
через одноканальну комутуючу стійку КАМАК-АН «МУЛЬТИТЕСТ», здійснюється
керування машиною СТМ-100.
При випробуваннях з використанням електромеханічних машин при дуже малій
пластичності матеріалу важко отримати плавне відпрацювання заданого закону
навантаження зразка внаслідок постійної роботи приводу, зміни моменту
навантаження і стрибкоподібності переходу від тертя спокою до тертя ковзання. В
таких умовах роботи машини, що називаються, згідно з [47], екстремальними,
використання в якості навантажувального пристрою електромеханічної машини із
гвинтовим механізмом, приводить до необхідності зміни швидкості двигуна в
процесі циклу навантаження зразка, для компенсації відхилень від заданого
закону навантаження зразка.
Оскільки у кінематичному ланцюгу між двигуном і місцем з‘єднання гвинта з
нижньою траверсою, у якій встановлений захоплювач, є роз‘ємні з‘єднання та
редуктори, які мають деякі зазори та люфти, то при реверсуванні виникає тертя у
механічних передачах. Це приводить до втрат часу на їх вибірку, до зменшення
міри чутливості і динамічної точності управління навантаженням, до збільшення
часу регулювання системи і похибок у відпрацюванні закону навантаження зразка,
що знижує точність даних, отриманих у ході експерименту.
2.1. Опис випробувального стенду для проведення випробувань в умовах
втоми-повзучості
Вирішено проблеми плавного відпрацювання заданого закону навантаження зразка
матеріалу шляхом модернізації механічної гвинтової машини FP100. Описано також
систему запису даних, автоматичного накопичення інформації та візуалізації
результатів експерименту.
Особливістю запропонованої системи є успішне поєднання та взаємне доповнення
аналогових та цифрових методів керування процесом циклічного навантаження
зразка, яке дозволило оптимізувати швидкість навантаження та зменшити похибку
сигналу відпрацювання.
Рис. 2.1. Структурна схема управління процесом циклічного навантаження
Для запису інформації, отриманої під час випробувань, використовували систему
«I-7000», що призначена для підготовки вимірювального експерименту, проведення
вимірювань за 10 вимірювальним каналами (два канали тензодавачів та до 8
аналогових сигналів), накопичення результатів в текстовій формі, візуалізації
вимірюваних даних в режимі реального часу (режим осцилографа), візуалізації
показів раніше проведених експериментів, оформлення та друкування результатів
досліджень.
Рис. 2.2. Структурна схема зйому даних у процесі експерименту із використанням
програми І-7000
Вимірювальна система «I-7000» дозволяє здійснювати неперервний зйом даних за
4-ма каналами (2 тензометричних мостових давачі (тензометри), а також сигнали
завдання та відпрацювання сили, з допомогою модуля I-7017F, що є 8-ми канальним
модулем АЦП (до 10 вим/сек) для аналогових входів 10 В з виходом на шину
RS-485.
Зйом даних з тензодавачів забезпечують два АЦП I-7016, які подають напругу
живлення на тензометри, аналогоцифрове перетворення вимірюваль
- Київ+380960830922