РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ
ДЕФОРМУВАННЯ І РУЙНУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ В УМОВАХ КОМБІНОВАНОГО РОЗТЯГУ
Виконання даної роботи, передбачало проведення експериментальних досліджень і
одержання великого масиву даних стосовно параметрів навантаження, деформаційних
та силових характеристик досліджуваних матеріалів під час проведення
експерименту. Для цього потрібно було використати відповідні методики
досліджень які б забезпечували автоматичну реєстрацію вимірювальних величин на
магнітний носій з подальшою їх обробкою.
Для забезпечення даних вимог використовували сервогідравлічну випробувальну
машину СТМ-100, розроблену в авіаційному науково-технічному комплексі (АНТК)
імені О.К. Антонова (м. Київ).
Управління СТМ-100 здійснюється за допомогою ПК типу ІВМ РС/АТ 286 який
комутується з машиною за допомогою модуля КАМАК. Комплекс дає змогу
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. Величину частоти може
задаватись як від комп’ютера так і від зовнішнього генератора, який з’єднаний
безпосередньо з машиною.
За допомогою даного комплексу можна керувати наступними параметрами: зусиллям
(F), переміщенням штока (S) та деформацією (E), що дає змогу реалізовувати
жорстке та мўяке навантаження із забезпеченням асиметрії циклу навантажування
від R= -1…+1 і вибором однієї із трьох форми циклу: синусоїдної, лінійної чи
прямокутної.
Також є можливість масштабування керуючого параметру у діапазонах: 1:1; 2:1;
5:1 і реєстрацію вимірювальних величин F, S, E на магнітоносій та вивід
інформації в режимі реального часу на двохкоординатний самопишучий потенціометр
типу Н-307/1.
Похибка величини задаючого каналу та похибка контрольованих величин не
перевищує 1% від максимального значення встановленого масштабного діапазону.
Статичний та циклічний режими навантаження можна здійснювати в ручному і
автоматичному режимі шляхом задання керуючої програми від персонального
комп’ютера.
Керуюча програма створена у середовищі пакету прикладних програм ПОИСК
(Програмное Обеспечение Испытаний Самолётных Конструкций) за допомогою якої
здійснюється керування машиною СТМ-100.
Програма ПОИСК передбачає можливість конфігурації системи для конкретного
випробування у діалоговому режимі, який не потребує знання якоїсь певної мови
програмування. Конфігурація включає в себе установку параметрів керуючого та
вимірювального каналів; вибір або створення програми випробувань по одному з
чотирьох каналів та підготовку файлу у який будуть реєструватись результати
випробувань.
Під час випробування є можливість виводити поточні результати на дисплей,
призупиняти виконання програми та здійснювати запуск з точки зупинки, при
необхідності вносити інші зміни. Після завершення дослідження можна графічно
відтворити дані реєстрації випробування із можливістю його масштабування.
2.1. Деформування і руйнування гладких зразків в діапазоні
температур 77...623 К
Характеристики механічних властивостей та напруження сколювання визначали за
одновісного розтягу гладких циліндричних зразків, діаметром робочої ділянки 8 і
5 мм та базою вимірювання 20 і 10 мм відповідно (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Зразки для випробувань.
Зразки виготовляли з прямокутного бруса розміром 19х19х50 мм і 12х12х60мм, який
вирізався із темплету розміром 120х50х120 мм і 120х60х120 мм відповідно (рис.
2.2).
Технологію виготовлення вибирали таким чином, щоб уникнути впливу технологічних
факторів на механічні властивості матеріалу в зоні обробки. Точність
виготовлення забезпечувалась відносно вимог [127, 128]. Відхилення діаметра
робочої ділянки для всієї партії зразків не перевищувало ± 0,015 мм.
Похибка вимірювання та підтримання температури зразка не перевищувала ± 1К.
Додатково температуру контролювали цифровим вольтметром.
Рис. 2.2. Схема вирізки циліндричних зразків.
Для винесення тензометричного давача з зони дії високої температури була
реалізована вимірювальна схема, яка подана на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Вимірювальна схема:
1 – тензодавач, 2 – ніж, 3 – подовжувач, 4 – піч, 5 – зразок, 6 – блок, 7 –
трос, 8 – вантаж, 9 – захоплювач.
Попередньо зразки деформували розтягом (комбінованим розтягом) до пластичної
деформації epl = 0,5%, 1,0 % і 3,0 % в діапазоні температур 423...623 К згідно
схем навантаження поданих на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Схеми навантажування: а –розтяг, б – комбінований розтяг (розтяг з
накладанням низькоамплітудної циклічної складової).
Статичну складову навантажування задавали від персонального комп’ютера з
допомогою прикладної програми ПОШУК, а циклічна – від низькочастотного
генератора стандартних електричних імпульсів типу Г3-112. Деформацію вимірювали
тензометричним давачем, робочі елементи якого увімкнуто за мостовою схемою.
Похибка вимірювання деформації не перевищувала 0,001 мм. Розмах циклічних
напружень при комбінованому розтязі складав Ds =50, 90, 110, 180 і 220 МПа,
частотою f = 25 Гц, тут Ds=Dsmax-Dsmin, де Dsmax і Dsmin – найбільше і найменше
напруження циклу.
Зусилля та поздовжню деформацію записували з періодом 55 мсек, кількість точок
вимірювання задавалась до початку експерименту. Паралельно для візуального
контролю здійснювали запис діаграми на двохкоординатний самописець в
координатах ''зусилля - поздовжня деформація''. Результати досліджень
записувалися на магнітоносій і оброблялись за допомогою пакету прикладних
програм.
Напруження сколювання sск деформованого матеріалу визначали при температурі
77К. Для цього зразки поміщали у термоізольовану камеру заповнену рідким азотом
(рис.
- Київ+380960830922