Феодосьев В.И (Сопротивление материалов - В.И. Феодосьев - С возможностью поиска), страница 69

Сюда относятся ис­пытания на твердость, на ударную вязкость и некоторые дру­гие. В некоторой мере к технологическим пробам могут бытьотнесены также испытания на усталостную прочность.Когда говорят об испытании конструкции, то имеется ввиду испытание на прочность целой машины, ее отдельныхузлов или их моделей.

Такое испытание имеет целью, с од­ной стороны, проверку точности проведенных расчетов, а сдругой - проверку правильности выбранных технологическихпроцессов изготовления узлов и ведения сборки, поскольку принедостаточно правильных технологических приемах возможноместное ослабление конструкции. Наиболее широко развитоиспытание конструкции в таких отраслях техники, как само­летостроение и ракетостроение, где в силу необходимой эко­номии веса вопросы прочности являются наиболее ответствен­ными. При создании новой машины отдельные ее узлы, ужевыполненные в металле, подвергают статическим испытаниям542до полного разрушения с целью определения так называемойразрушающей нагрузки. Эту нагрузку сопоставляют затем срасчетной.

Характер приложения сил при статических испы­таниях устанавливают таким, чтобы имитировались рабочиенагрузки для определенного, выбранного заранее расчетногослучая, например: для шасси самолета - случай посадки, длякрыльев - выход из пике и т.д.Кроме статических испытаний часто возникает необхо­димость проведения и динамических испытаний. Например,весьма распространены испытания приборов, работающих вусловиях вибраций. Эти испытания проводят на специальныхвибрационных столах при различных значениях частот и ам­плитуд. При таких испытаниях деформации и напряжения ввибрирующих деталях прибора обычно не замеряют. О проч­ности отдельных узлов судят только в случае их разрушения.В ряде случаев динамические испытания ведут с осциллографированием (записью) быстро изменяющихся деформаций, воз­никающих в наиболее опасных узлах.Существующие в настоящее время способы эксперимен­тального исследования напряженных конструкций сводятся,так или иначе, к прямому определению деформаций, возникаю­щих в испытуемом объекте.

Напряжения определяют косвенночерез деформации на основе закона Гука. В случае пласти­ческих деформаций напряжения при испытаниях конструкцийобычно не определяют, а устанавливают только разрушаю­щую нагрузку или то значение силы, при котором наблюда­ются признаки возникновения пластических деформаций.Для замера деформаций применяют различные методы.Ниже мы остановимся на определении деформаций при помо­щи приборов (тензометров) с механическим и электрическимпринципами замера; рассмотрим оптический и рентгенографи­ческий методы, метод муаровых полос и метод лаковых покры­тий.14.2. Определение деформацийпри помощи механических тензометровПринцип работы механического тензометра основан на за­мере расстояния между какими-либо двумя точками образца до543и после нагружения.

Первоначальное расстояние между двумяточками носит название базы тензометра I. Отношение при­ращения базы А/ к I дает значение среднего удлинения по на­правлению установки тензометра. Если деформированное со­стояние однородно, то в результате замера определяют точноезначение искомой деформации, как это имеет место, например,при растяжении стержня (рис. 14.1, а). В случае, если дефор­мация вдоль базы изменяется, то замеренное среднее значениеее будет тем ближе к местному истинному, чем меньше базатензометра (см. случай изгиба бруса на рис.

14.1, б).аРис. 14.1При испытании материалов на растяжение, когда одно­родность деформации обеспечена, база ограничивается разме­рами образца. Обычно в этом случае база I имеет значения 50,100, 150 и 200 мм.При испытании конструкций увеличение базы ограниче­но погрешностью, связанной с неоднородностью деформаций,а ее уменьшение определяется потерей точности вследствие ин­струментальных погрешностей.

Как правило, база механиче­ских тензометров, применяемых при испытании конструкций,лежит в пределах 2 ... 20 мм.Для точных замеров упругих удлинений при определениимодуля упругости материала широко используется тензометрМартенса с оптическим рычагом (рис. 14.2).544рРис. 14.2Тензометр состоит из жесткой планки 2, прижимаемой кобразцу при помощи струбцины S. Верхний нож 1 планки непо­движен. В качестве второго ножа используется каленая приз­ма имеющая ромбовидное сечение. Длина диагонали призмыравна а. С призмой жестко связано зеркальце 5. На рассто­янии L от зеркальца неподвижно установлена шкала б.

Приудлинении образца зеркальце поворачивается, и наблюдательчерез трубу 7 производит отсчет по отраженной шкале. Увели­чение, даваемое прибором, определяется отношением разностипоказаний по шкале в миллиметрах к значению Д/, измерен­ному также в миллиметрах.Угол поворота зеркальца а = AZ/a. Разность отсчетов пошкале до и после нагружения в силу малости а равна h = £-2а.Исключая угол а, находим коэффициент увеличения прибораh2L1 " AZ ' а *Обычно у тензометра Мартенса шкалу (размер L) выбира­ют так, что i as 500.Для исключения погрешностей, связанных с внецентренным растяжением образца и возможным его изгибом, прак­тикуют установку сразу двух тензометров, как это показано545Рис. 14.3на рис. 14.3.

Осреднение показанийдвух приборов исключает влияниеизгиба.Сдвоенный тензометр Мартен­са неудобен тем, что требует срав­нительно кропотливой работы приустановке. Менее точными, но бо­лее удобными в употреблении явля­ются хорошо зарекомендовавшие се­бя болыпебазные тензометры МИЛ иБояршинова, показанные на рис. 14.4и 14.5.Рис. 14.4Тензометр МИЛ (см. рис. 14.4) имеет базу 100 мм и явля­ется шарнирно-рычажным. Это - сдвоенный тензометр, уста­навливаемый на образце при помощи пружинного зажима.Нижняя опора 1 является неподвижной, верхняя же предста­вляет одно целое с рычагом 4- Перемещение нижнего конца546этого рычага передается планке 5, а от нее - стрелке 5.

При по­мощи винта 2 имеется возможность приводить стрелку передэкспериментом в нулевое положение. Если деформации образ­ца велики настолько, что стрелка выходит за пределы шкалы,тем же винтом можно вернуть ее в исходное положение и вовремя опыта. Увеличение тензометра МИЛ равно 500.Рис. 14.5В тензометре Бояршинова (см. рис. 14.5) вместо меха­нических шарниров применен упругий шарнир, состоящий издвух плоских пружин 2 и 5.

Алюминиевые детали 5 и 6 пово­рачиваются при растяжении образца относительно точки пе­ресечения пружин. Упругий шарнир обладает тем преиму­ществом, что не имеет зоны застоя, которая характерна дляобычных механических шарниров вследствие наличия сухоготрения. Тензометр имеет два стальных каленых ножа 1, 7,которыми он прижимается к образцу при помощи винтов 5.547В момент установки прибор арретируется (запирается) при по­мощи штифта 4, соединяющего наглухо детали 5, 6.

Отсчетдеформаций ведется при помощи индикаторов &Тензометром Бояршинова можно производить отсчеты безперестановки шкалы в пределах деформаций, достигающих4 %. Таким широким диапазоном измерения другие тензо­метры не обладают. База тензометра / = 50 мм, увеличениеоколо 500.Рис. 14.6При замере деформации образцов, испытываемых на ра­стяжение и сжатие, отлично зарекомендовал себя тензометрЛихарева с “гидравлическим рычагом” (рис.

14.6). Основны­ми частями этого тензометра являются металлические гофри-рованные коробки (сильфоны j), образующие замкнутую по548лость, сообщающуюся с капилляром 1. Полость между силь­фонами заполнена жидкостью. При удлинении образца объемполости увеличивается и уровень жидкости в капилляре пони­жается на h.Из условия неизменности объема жидкости, очевидно,(ц-Я2 - тгг2) AZ = hF,где Я, г - средний радиус большого и малого сильфона, соот­ветственно; F - площадь сечения капилляра. Таким образом,Я2 - г2увеличение тензометра равно тг--- -— и зависит от размеровFвыбранных сильфонов и капилляра. Обычно коэффициент уве­личения прибора около 2000.Тензометр на образце устанавливают с помощью винтов 2.Для изменения уровня жидкости в капилляре и для установкиприбора на нуль служит винт 5.