Деформации измерение

В. А. Барвинок и Г. М. Козлов определяли коэффициент Пуассона плазменных покрытий звуковым методом, путем возбуждения в образце стоячей волны первого тона [89]. Этот динамический способ выгодно отличается от статических испытаний, так как усиление переменного сигнала от тензорезисторов не составляет особых затруднений. В основе метода лежит особенность деформации стержня постоянного поперечного сечения при возбуждении в нем Стоячей волны первого тона. Периодические продольные деформации растяжения и сжатия с частотой собственных колебаний стержня вызывают поперечные сокращения слоев материала, величина которых зависит от коэффициента Пуассона. Эти деформации измеряются тензорезисто-рами типа 2ФКПА с базой 5 мм и сопротивлением 200 Ом, которые наклеиваются на образец прямоугольного сечения. Схема для измерения коэффициента Пуассона состоит из двух мостов Уитстона, один из которых служит для определения продольной деформации, другой — для измерения поперечной деформации. Коэффициент Пуассона находится по формуле

Усилия и деформации измеряются датчиками сопротивления. При этом датчики усилий расположены на торсионе-динамометре так, что фиксируется только крутящий момент; измерение деформаций осуществляется на базе 10 мм при помощи специального деформометра [154].

Длительные статические испытания с получением кривых ползучести, длительной прочности и пластичности проводятся на специально модернизированных установках рычажного типа с максимальным усилием 5 тс. Используются образцы, принятые к испытаниям на растяжение — сжатие. Так же как и при длительных циклических испытаниях, применяется нагрев пропусканием тока. Деформации измеряются поперечным деформометром с записью на однокоординатном самописце. Введенная система автоматической регистрации позволяет достоверно оценить накопление деформаций ползучести также и в условиях кратковременных опытов (порядка часа и менее).

Основная идея метода заключается в том, что на модель наклеивается тензорезистор, представляющий собой тонкую металлическую проволоку, образующую ряд петель. Эта проволока деформируется вместе с участком модели, на который она наклеена. Если модель изготовлена из металла, проволока электрически от нее изолирована. При деформировании проволоки изменяется ее электрическое сопротивление, величина которого регистрируется с помощью специальной аппаратуры. Известны и менее распространенные тензометры: механические, оптико-механические, оптические, акустические, струнные, электромагнитные, емкостные, фотоэлектрические и т. д. Все методы, связанные с тензометрированием, имеют свои преимущества и недостатки. В зависимости от условий эксперимента и его задач каждому из этих методов может быть отдано предпочтение. Однако все они обладают одним общим недостатком — деформации измеряются только в том месте, где установлен соответствующий тензометр. Общую картину поля напряженного и деформированного состояния моделей могут дать методы хрупких покрытий, сеток, муара и голографической интерферометрии и фотоупругости. Эти методы наиболее удобны, когда исследования ведутся не на реальных конструкциях, а на моделях.

Тензометр для измерения продольных и угловых деформаций трубчатых образцов (рис. 43). Отличительной особенностью этого тензометра является крепление фиксирующих игл внутри образца. Трубка / связана посредством винта 2 и фиксирующих игл 3 с верхней частью образца 7. В стержень 5 вставлены нижние фиксирующие иглы 6, поджимаемые винтом 4. Торец стержня упирается в головку индикатора, корпус которого при помощи кронштейна 9 жестко связан с трубкой 1. Индикатором фиксируются линейные деформации образца. Угловые деформации измеряются оптическим устройством при помощи зеркал 5.

ды наиболее результативны, когда напряжения (или деформации) измеряются экспериментально на поверхности в ограниченном числе точек и по ним вычисляются напряжения (или деформации) в других точках, в том числе и в подповерхностных [10, 12].

Измерение деформаций в процессе малоцикловых испытаний является неотъемлемой их частью, поскольку лишь знание их кинетики позволяет в полной мере судить о циклических свойствах материалов и получать данные для анализа условий деформированного состояния в элементах конструкций. Для этой цели используется ряд принципиально различных по своей конструкции оптических, механических и электрических деформометров [9]. Однако большинство из них оказываются малопригодными для работы в условиях высоких температур. Наиболее широкое распространение в этом случае получили охлаждаемые деформометры с наклеенными на их упругий элемент тензорезисторами для измерения поперечных и продольных деформаций [9, 10]. Поперечные деформации измеряются, как правило, в случае использования образцов корсетного типа или затрудненного доступа к поверхности цилиндрического образца. В этом случае необходим их последующий пересчет в продольные [11], поскольку именно на использовании последних построены соответствующие уравнения состояния и критериальные зависимости. Рассматриваемые ниже результаты получены при использовании продольного охлаждаемого деформометра, располагаемого непосредственно на рабочей базе нагретого образца [8—10], а диаграммы циклического деформирования регистрировались на двухкоординатном потенциометре в координатах нагрузка—деформация.

Обычно одновременно с определением оптической постоянной проводят измерения продольных и поперечных деформаций для определения модуля упругости и коэффициента Пуассона. Продольные и поперечные линейные деформации измеряются при помощи механических рычажных тензометров, проволочных тензодатчиков, винтового окулярного микрометра АМ9-2, катетометра КМ-6. На образце при испытании на одноосное растяжение предварительно наносится база, деформация которой измеряется. На основании этих измерений модуль упругости Е и коэффициент Пуассона [д, определяют по формулам:

В рассматриваемом случае при угле $г + Рз открытия цилиндра (см. рис. 12.42 и 12.43) относительные деформации измеряются отрезком ЬА на рис. 12.48.

Тензометр для измерения продольных и угловых деформаций трубчатых образцов (рис. 43). Отличительной особенностью этого тензометра является крепление фиксирующих игл внутри образца. Трубка / связана посредством винта 2 и фиксирующих игл 3 с верхней частью образца 7. В стержень 5 вставлены нижние фиксирующие иглы 6, поджимаемые винтом 4. Торец стержня упирается в головку индикатора, корпус которого при помощи кронштейна 9 жестко связан с трубкой /. Индикатором фиксируются линейные деформации образца. Угловые деформации измеряются оптическим устройством при помощи зеркал 5.

Таким образом, машина УМ-9 позволяет изучать процесс распространения усталостных трещин несколькими способами: микроскопическим, путем измерения электрического сопротивления и по изменению несущей способности образца (осуществляется измерением механических напряжений, действующих в образце при его циклическом нагружении с постоянной амплитудой деформации). Измерение в этом случае может осуществляться как периодически с помощью упругого динамометра и отсчетного микроскопа, так и непрерывно путем тензометрирования. При разработке блока стробоскопического освещения микроскопа МВТ и блока измерения электросопротивления образца были использованы с небольшими изменениями соответствующие схемы, примененные в установке ИМАШ-10-68 [3].

образца, видимая на экране монитора, ограничивается рамкой, внутри которой происходит сканирование (рис. 185). При пуске в действие компьютера анализатора измерение общей площади трещины, заключенной внутри рамки, происходит в течение десятых долей секунды. На рис. 186 представлена микрофотография поверхности образца с зоной пластической деформации, развивающейся в вершине магистральной трещины. На рисунке данная зона заключена в рамку сканирования и отмечена белыми точками.

Одним из способов изучения процесса неоднородной микропластической деформации, как известно, является метод «малых баз», требующий массовых измерений расстояния между контрольными отпечатками алмазной пирамиды индентора (реперными точками) в процессе испытания [49, с. 38—46]. Измерение этих расстояний с помощью микрометрической насадки АМ9-2 ня то/ляпе микротвердомера ПМТ-3 весьма трудоемко и точность подсчета при этом невелика.

Измерению подлежали следующие характеристики вибрационного и напряженного состояний турбогенератора и его фундамента: амплитуды (вибраций подшипников и статора генератора, частота вынужденных колебаний элементов фундамента и возникающие деформации. Измерение этих характеристик проводилось при различных числах оборотов и на рабочих числах оборотов при различных режимах работы турбогенератора. Сравнение амплитуд вибраций подшипников и фундамента показывает степень надежности конструкции фундамента. Величина динамических напряжений позволяет судить о возмущающих нагрузках турбогенератора и степени надежности его в эксплуатации.

Тензометра рование — измерение деформаций, выполняемое с помощью приборов (тензометров). В общем случае тензометрическая аппаратура (и аппаратура для измерения перемещений) состоит из частей: 1) воспринимающей деформации (датчик); 2) передающей и преобразующей эффект ее действия (усиление, интегрирование, дифференцирование); 3) указателя для визуальных отсчетов или регистратора; в электрической аппаратуре датчик, преобразующая и регистрирующая части соединяются проводами (кабелем).

Классификация т е н з о и з м е-рительной аппаратуры производится по следующим признакам: а) по виду измеряемой деформации (измерение линейных деформаций, сдвига, сочетания компонентов деформаций); б) в зависимости от длины базы (малобазные до 4 мм, средиебазные до 25 мм, с большой базой более 25 мм); в) по положению измеряемого волокна (в поверхности детали, в фиктивном волокне на некотором расстоянии от поверхности детали); г) по характеру изменения измеряемой величины во времени (статическое, динамическое с различными диапазоном частот и продолжительностью); д) по способу отсчета или регистрации (визуальный отсчет, запись механическая или фотографическая); е) по дистанционное™ измерений (отсчет или регистрация на месте измерения — весь измерительный прибор па детали,, дистанционные измерения — датчик на объекте испытаний и регистрация на стороне с применением проводной связи или без проводов; ж) по условиям среды, в которой ведутся измерения (при нормальной, при пониженной, при повышенной или при высокой температуре, в условии влажности, в условии газовой среды и пр.); з) по способу увеличения и принципу действии аппаратуры (с ме-

Деформации — Измерение 600

Тензометрия — измерение деформаций (тензометрами). В общем случае тензометр (тензометрическая аппаратура) состоит из частей: 1) воспринимающей деформации (датчик); 2) передающей и преобразующей эффект её действия; 3) предназначенной для визуальных отсчетов или регистрации показаний.

Тензоизмерительная аппаратура классифицируется: а) по виду измеряемой деформации (измерение линейных деформаций, сдвига, сочетания компонентов деформаций); б) в зависимости от длины базы (малобазные до 4 мм, среднебазные до 25 мм, с большой базой более 25 мм); в) по . положению измеряемого волокна (на поверхности детали, в фиктивном волокне на некотором расстоянии от

— Деформации — Измерение — Аппаратура 547

-----при деформации — Измерение —