Совершенствование методов оценки усталостной поврежденности и ресурса деталей машин с помощью датчиков деформаций интегрального типа

• Автор: Слесарев, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Условия работы несущих систем
1.2. Методы и средства измерения деформаций и напряжений
на поверхностях деталей машин
1.3. Математические модели кривых выносливости
1.3.1. Модели с линейным характером описания кривых выносливости
1.3.2. Модели с нелинейным характером описания кривых выносливости
1.4. Постановка задач исследования
2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СПОСОБОВ ОЦЕНКИ НАКОПЛЕННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ МАШИН С ПОМОЩЬЮ ДДИТ
2.1. Математическое обеспечение построения кривых выносливости на основе кинетической теории механической усталости
2.2. Математическое обеспечение построения тарировочных кривых для ДДИТ на основе кинетической теории механической усталости
2.3. Математическое обеспечение оценки напряжений и поврежденности конструкций, работающих при случайном спектре нагрузок,
2.3.1. Оценка напряжений и числа циклов нагружения конструкций, работающих при случайном спектре нагрузок с помощью ДДИТ по первым «темным пятнам»
2.3.2. Оценка напряжений и числа циклов нагружения конструкций, работающих при случайном спектре нагрузок с помощью ДДИТ по отраженному с поверхности сигналу
3. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТ А
3.1. Описание экспериментальной установки для проведения усталостных испытаний
3.2. Описание испытуемых образцов и методики проведения эксперимента
3.3. Методика обработки экспериментальных данных

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
УСТАЛОСТНЫХ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ СТАЛЕЙ
4Л. Результаты усталостных испытаний с тарировкой ДДИТ по первым
«темным пятнам»
4.1.1. Сталь 09Г2
4Л.2. Сталь
4Л.З. Сталь 08Х
4Л.4. Сталь 20Ю
4Л.5. Сталь 08Ю
4Л.6. Сталь 20кп
4Л.7. Алюминиевый сплав марки АМгЗ
4.2. Тарировка датчиков деформаций интегрального типа в ходе
усталостных испытаний по отраженному сигналу
5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРИМЕНЕНИЯ ДДИТ ДЛЯ ОЦЕНКИ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ
5.1. Разработка алгоритма и примеры применения методики оценки усталостных повреждений деталей машин с помощью ДДИТ
5.1.1. Описание алгоритма применения разработанной методики,
5.1.2. Оценка уровня усталостных повреждений и ресурса
по первым «темным пятнам»
5.1.3. Оценка уровня усталостных повреждений и ресурса
по отраженному сигналу
5.2. Апробирование разработанной методики
5.2.1. Исследование распределения напряжений и деформаций
в несущей системе автомобиля УАЗ-2765
5.2.2. Оценка характера распределения и уровня напряжений
в несущей системе полуприцепа модели 8973
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Одной из главных задач отечественного машиностроения является улучшение качества выпускаемых машин, повышение их технического уровня, производительности, надежности и долговечности. В связи с ростом энергонасыщенности современных машин резко возросли требования к надежной работе узлов и деталей машин. Повышение качества и увеличение эксплуатационной надежности машин являются актуальными задачами технического прогресса промышленности с точки зрения экономической эффективности и конкурентоспособности отечественных образцов техники.
Разработка новой техники включает в себя ряд этапов: проектирование, изготовление экспериментальных образцов, конструкторско-технологическая доработка конструкции, запуск в производство и последующая эксплуатация.
Первый этап в настоящее время достаточно широко автоматизирован. Проектирование новых конструкций на современных машиностроительных предприятиях, как правило, выполняется с применением ЭВМ и пакетов программ систем автоматизированного проектирования (САПР).
Процесс же конструкторско-технологической доводки экспериментальных образцов новой автомобильной техники остается практически неизменным с середины прошлого века. Экспериментальные исследования, связанные с доработкой изделий отличаются достаточно высокой продолжительностью и трудоемкостью. Полномасштабные экспериментальные исследования зачастую растягиваются на годы, что в условиях ограниченного времени, отводимого на запуск продукции в производство, приводит к снижению конкурентоспособности. Сокращение же объема экспериментальных исследований, как правило, негативно сказывается на качестве вновь выпускаемой продукции, которая может не в полной мере соответствовать прочностным и усталостным характеристикам, заложенным на этапе проектирования.

этого метода можно отнести технологическую сложность и экологическую небезопасность данного процесса, а также непригодность датчика после подобной процедуры к дальнейшим измерениям. Поэтому в настоящее время интенсивно разрабатываются методики тарирования ДДИТ по внешнему эффекту. В качестве критериев тарировки рассматриваются «темные пятна» (точнее момент их появления или удельная интенсивность). При оценке внешнего эффекта датчики не повреждаются и пригодны для дальнейших замеров. Процесс снятия информации с ДДИТ по внешнему эффекту не трудоемок и осуществляется, как правило, с помощью приборов (например, переносного микроскопа, оптических преобразователей и т.п.).
В предыдущей главе уже упоминалось о том, что в материале датчиков деформаций интегрального типа действуют закономерности упругопластического деформирования [81]. Это дает нам возможность использовать при построении тарировочных зависимостей ДДИТ те же математические модели, что и для описания механических свойств материала детали.
Для построения тарировочной кривой по внешнему эффекту, например по первым «темным пятнам», необходимо иметь подборку значений чисел циклов нагружения и напряжений соответствующих сечениям до которых эти первые «пятна» распространились {<тд1; Л^,}. Производя обработку этих данных по математической модели Почтенного, описанной выше, получим тари-ровочную кривую выносливости ДДИТ для материала исследуемой конструкции. Эта кривая будет иметь такой же характер что кривая выносливости материала детали, так как они строятся на основе одной и той же зависимости (2.37). Однако благодаря высокой чувствительности датчиков эта кривая будет располагаться существенно ниже и левее в осях координат а-