Непрямого регулирования

4) С помощью прибора ВТИОП-1 и переносных таердомеров определяют изменение обобщенного параметра контроля р и твердости НВ по сравнению с исходным состоянием. Замеры контролируемых параметров производят на каждом подмножестве одинаковых КЭ. Выбор числа диагностируемых КЭ в пределах каждого множества осуществляют, исходя из необходимости получить экспериментальную функцию распределения поврежденности. Для оценки изменения контролируемых параметров используют эталонные образцы. В случае отсутствия последних в качестве неповрежденного материала допустимо использовать основной металл элементов колонны.

Общепринятая модель трещины в механике разрушения - математический разрез в теле из неповрежденного материала. Трещину считают заданной, а ее размер достаточно большим по сравнению с максимальным размером структуры материала - размером зерна, кристаллита, волокна и тому подобное. Такие трещины называют макроскопическими (в отличие от микроскопических трещин, размер которых имеет порадок характерного размера структуры материала или менее). Задача состоит в том, чтобы найти закономерности роста трещины при различных свойствах материала и различных процессах нагружения, а также установить условия, при которых этот рост устойчив, то есть малые приращения нагрузок или малые изменения размеров трещин не приводят к ее интенсивному росту. В действительности физический процесс разрушения состоит из двух стадий. Первая стадия — накопление рассеянных повреждений - может составлять значительную часть общего ресурса (по различным данным от 50 до 90 %). Если в детали или элементе не было начальных технологических трещин, то зарождение первой макроскопической трещины есть результат накопления рассеянных повреждений. Процесс накопления повреждений продолжается и после того, как начался рост трещины, причем зги процессы взаимодействуют между собой.

Общепринятая модель трещины в механике разрушения - математический разрез в теле из неповрежденного материала. Трещину считают заданной, а ее размер достаточно большим по сравнению с максимальным размером структуры материала - размером зерна, кристаллита, волокна и тому подобное. Такие трещины называют макроскопическими (в отличие от микроскопических трещин, размер которых имеет порядок характерного размера структуры материала или менее). Задача состоит в том, чтобы найти закономерности роста трещины при различных свойствах материала и различных процессах нагружения, а также установить условия, при которых этот рост устойчив, то есть малые приращения нагрузок или малые изменения размеров трещин не приводят к ее интенсивному росту. В действительности физический процесс разрушения состоит из двух стадий. Первая стадия - накопление рассеянных повреждений - может составлять значительную часть общего ресурса (но различным данным от 50 до 90 %). Если в детали или элементе не было начальных технологических трещин, то зарождение первой макроскопической трещины есть результат накопления рассеянных повреждений. Процесс накопления повреждений продолжается и после того, как начался рост трещины, причем эти процессы взаимодействуют между собой.

из-за повреждений, коррозии, циклического нагружения и т. д., то параметр формы для него такой же, как и для изделия из неповрежденного материала. Это иллюстрируется рис. 3, где показана интегральная функция распределения несущей способности стеклоэпоксидного композита со слоями ±45° при растяжении для различных комбинаций времени, температуры и типов концентраторов напряжений. По существу, аналогичные результаты были получены Халпиным [13] для графитоэпоксидных композитов. В табл. 4 приведены значения параметров формы и положения при различной ориентации слоев; эти величины являются типичными для первых промышленных препрегов. В случае тщательного контроля материалов и процесса изготовления образцов для а более характерны значения в диапазоне 16—26.

Если процесс деструкции будет проходить в диффузионно-кинетической области (случай, наиболее характерный для листовых покрытий), то наиболее вероятным становится локальное нарушение сплошности, вызываемое коррозионным растрескиванием покрытия. При деструкции полимера во внутренней диффузионно-кинетической области в полимерном покрытии образуется слой деструктивного материала, менее прочный и более хрупкий, чем слой, в котором деструкция еще не прошла. Этот охрупченный слой движется по мере проникновения среды в полимер и служит источником зарождения трещин, которые при определенных условиях могут прорастать в глубь неповрежденного материала.

Полученная расчетная зависимость для меры повреждений может быть использована наряду с (4.3), причем во всех случаях, указанных в табл. 4.1, теоретические значения П в момент фактического разрушения, определявшегося на опыте, оказывались не менее близкими к единице, чем помещенные в таблицу величины, полученные на основе расчета по формуле (4.5). Напомним, что рассматриваемое уравнение повреждений предсказывает снижение сопротивления быстрому разрушению согласно зависимости (3.19). Принципиально эта зависимость позволяет оценивать ресурс деталей, работающих в условиях ползучести, по снижению коэффициента запаса прочности на быструю перегрузку. Такой коэффициент запаса обычно устанавливается, например, при расчетах всякого рода подъемно-транспортных устройств. Положим, что этот коэффициент не должен быть меньше некоторой величины п0, причем в начале процесса нагружения эксплуатационное напряжение меньше величины ар (0)/п0, где ар (0) — сопротивление быстрому разрушению неповрежденного материала, dp (0) = С. С течением времени выдержки под напряжением это сопротивление снижается согласно (3.19), т. е. оказывается, что ар (т) меньше, чем ар (0), причем уменьшается и указанный коэффициент запаса. Ресурс детали исчерпывается с достижением его наименьшей допустимой величины.

Стадия диссеминированных повреждений многоцикловой усталости заканчивается в общем случае образованием одной или нескольких магистральных трещин, которые растут вследствие разрушений, происходящих в локальной зоне концентрации напряжений, перед фронтом трещины. В этой, постоянно смещающейся зоне протекает как бы непрерывный процесс малоцикловой усталости. Когда этот процесс завершается разрушением, фронт трещины (в пластине шириной В) продвигается в область еще неповрежденного материала.

где яз* — исходная пластичность неповрежденного материала;

где G, E — модуль сдвига и упругий модуль для неповрежденного материала в кластере; т, тс — напряжение сдвига и его критическое значение; о", ас — напряжение отрыва и его критическое значение.

При со = 0 (4.1.78) представляет начальную предельную поверхность неповрежденного материала, а при со = 1 предельную поверхность полностью разрушенного материала. Промежуточным значением со соответствуют промежуточные предельные поверхности, отвечающие частично поврежденному материалу.

2. В области усталостного повреждения материала скорость нестабильного развития трещины близка к скорости развития трещины при динамическом нагружении и ее остановка в неповрежденном материале возможна при условии, если текущее значение коэффициента интенсивности напряжений при выходе трещины из области усталостного повреждения будет меньше, чем К,\а неповрежденного материала.

Рассмотрим случай, когда пластинчатые включения есть ориентированные дисковые трещины или поры, слияние которых в макротрещины проявляется в увеличении упорядоченности структуры и соответственно в увеличении коэффициента р. Пусть заданы характеристики такой структуры: относительное объемное содержание пор GI = cj, степень разупорядоченности k = 0,7 и 1, модуль Юнга Ет и коэффициент Пуассона vm матрицы (или неповрежденного материала) соответственно 15 ГПа и 0,25. Из расчетов следует, что при фиксированном значении концентрации с\ с увеличением степени разупорядоченности k убывают численные значения компонент, не содержащих индекс "3": Cim, CJi22) ^1212 и ДРУгие! а остальные ненулевые компоненты тензора С* возрастают.

рых случаях этих сил может оказаться недостаточно для перемещения заслонки, тогда необходимо включить в схему регулирования вспомогательный источник энергии, называемый сервомотором. Такие системы называются системами непрямого регулирования. На рис. 20.3 показана схема непрямого регулирования. Эта система имеет те же основные элементы, что и в принципиальной

Рис. 20.3. Схема непрямого регулирования машинного агрегата: / —двигатель; 2 — рабочая машина; 3 '— чувствительный элемент; 4 — заслонка; 5 •— золотник; в, 7, 8, 9, 10, II —маслопроводы; 12 — цилиндр сервомотора; 13 — поршень сервомотора; 14 — дополнительное звено; 15 — рычаг; 16 —* шток поршня 13

образуют жесткую обратную связь. Поэтому такая система регулирования получила название системы непрямого регулирования с жесткой обратной связью. Недостатком этой системы является то, что после окончания процесса регулирования муфта займет отличное от исходного положение и угловая скорость звена приведения будет несколько отличаться от первоначальной.

Рис. 20.4. К системе непрямого регулирования: 12— цилиндр сервомотора; IS — поршень сервомотора; 14 — дополнительное звено; 15 — рычаг; J6 — штск поршня: 17 —цилиндр катаракта; 18 — поршень катаракта; 19 — пружина

В машиностроении для наиболее экономичного использования энергии, расходуемой машиной, постоянство скорости при изменении сил сопротивления достигается за счет соответствующего изменения движущих сил, т. е. за счет увеличения или уменьшения количества подводимой энергии. При этом регулятор может воздействовать на механизм, увеличивающий или уменьшающий подачу движущей энергии, либо непосредственно (система прямого регулирования), либо через вспомогательный источник энергии — сервомотор (система непрямого регулирования).

Рис. 28.7, Схема непрямого регулирования

рых случаях этих сил может оказаться недостаточно для перемещения заслонки, тогда необходимо включить в схему регулирования вспомогательный источник энергии, называемый сервомотором. Такие системы называются системами непрямого регулирования. На рис. 20.3 показана схема непрямого регулирования. Эта система имеет те же основные элементы, что и в принципиальной

Рис. 20.3. Схема непрямого регулирования машинного агрегата: / — двигатель; 2 — рабочая машина; 3 — чувствительный элемент; 4 — заслонка; 5 »- золотник; 6, 7, 8, S, 10, 11 —маслопроводы; 12 — цилиндр сервомотора;

образуют жесткую обратную связь. Поэтому такая система регулирования получила название системы непрямого регулирования с жесткой обратной связью. Недостатком этой системы является то, что после окончания процесса регулирования муфта займет отличное от исходного положение и угловая скорость звена приведения будет несколько отличаться от первоначальной.

3*. Очень часто мощность чувствительного элемента оказывается недостаточной для того, чтобы обеспечить удовлетворительную работу регулирующего органа. В таких случаях приходится пользоваться автоматическими регуляторами, выполненными по схеме непрямого регулирования.

На рисунке 202, а представлена другая схема непрямого регулирования с использованием тахогене-ратора. Цифрами 1 и 2 обозначены тепловой двигатель и рабочая машина. Вал рассматриваемого агрегата через зубча'тую передачу 3 связан с тахогенератором 4, одна клемма