Измерительно-вычислительный комплекс на основе персонального компьютера для механических испытаний материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Помимо основной оценки в виде ИОД, может быть количественно определена косвенная оценка эффективности деятельности (ОЭД), которая также вычисляется в процентах нарастающим итогом по формуле

ОЭЦ - вс|11{ {1 [(^всегч» ^заШ1ан)/НВССГ0]} • {1 -[(МИШШ1 ^с6ить1Х)/НШ1лаи]}} 100%,

где Мксго - общее количество наблюдаемых целей, порожденных программой к текущему моменту оценки;

Нашш,- количество порожденных программой целей, которые должны быть уничтожены в соответствие с заданием на сеанс (включая цели-«убийцы»);

Кбитых - количество правильно «сбитых» оператором целей (включая цели-«убийцы»),

К примеру, пусть »кего = 200 целей; >1М11Л,Н = 50 целей; 1^с6итых = 20 целей, тогда ОЭД = *1Л((1 - ((200-50)/200) • (1- ((50 - 20)/50)) 100% ■= 32%. При тех же параметрах сценария, но при Мс6иты1 = 40 целей, имеем эффективность 45%.

Бхли бы эти же результаты были показаны оператором при N„^0 = 100 целей, то результаты соответственно имели оценки 45% и 63%.

Н.В. Камышанченко, И.Н. Кузьменко, М.Н. Роганин, И.А. Беленко,

В.А. Беленко

ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

Прочность и надежность механических изделий при их эксплуатации требуют знания механических свойств металлов и сплавов. Механические свойства металлов и сплавов оцениваются при помощи характеристик - временного сопротивления, предела текучести, удлинения после разрыва, твердости, ударной вязкости и др.

Способность металла к деформированию и сопротивление деформированию, а также способность металла выдерживать нафузку, деформируясь под её влиянием, изучают методами механических испытаний. Наибольшее количество информации о механических свойствах металлов дает испытание на растяжение. При этом не существует «основной» характеристики механических свойств металлов, из которой остальные были бы найдены как производные. Каждое из указанных свойств металла и условий испытания имеет свою характеристику, получаемую из других видов механических испытаний. То есть для получения достаточно полного представления об эксплуатационных характеристиках материала зачастую необходимо исследовать несколько характеристик материала [1]. Это требует большого количества времени как для измерения механических характеристик, так и для обработки результатов.

Современные компьютерные технологии позволяют оптимизировать временные затраты на проведение научных исследований. Для автоматизации измерений и обработки результатов широко используют измерительновычислительные комплексы на базе ПК [2,3].

Разработанный нами измерительно-вычислительный комплекс для механических испытаний материалов представляет собой функционально объединенную совокупность средств измерений (разрывная установка) [4], ПК и вспомогательных устройств, что позволяет проводить измерение прочностных характеристик и

обрабатывать полученные результаты. В отличие от традиционных разрывных установок, ИВК позволяет не только получать зависимость напряжения гг от. относительной деформации к но и представлять эту зависимость в электронном цифровом и графическом виде и посредством обработки с помошыо программных средств определять комплекс прочностных характеристик.

На рис.1 представлена блок-схема измерительно-вычислительной части ИВК для исследования прочностных характеристик материалов на основе ЭВМ.

Рис. 1. Блок-схема измерительно-вычислительной части ИВК

Сигнал с тензомстрических датчиков, измеряющих нагрузку, поступает на вход усилителя постоянного напряжения с коэффициентом усиления порядка 60 Дб. Затем усиленный сигнал регистрируют на компьютере со встроенным аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). В работе применялся 12-битный АЦП фирмы Ь-Сагс1 серии Ь-783, максимальная частота преобразования которого составляет порядка 3 МГц.

Обработку и анализ полученных экспериментальных данных проводили в математическом пакете Мар!е 8. Рассчитывали следующие прочностные характеристики материалов: предел текучести о02, временное сопротивление (предел прочности) я», относительное удлинение после разрыва 6 (%), а также удельную работу деформации образца при испытании до разрушения Ид- [5].

В качестве примера приведем расчет указанных характеристик для поли-кристаллических образцов из а-Ре. На рис. 2 приведена деформационная кривая п(п) для а-Ре, построенная по экспериментальным точкам (по оси абсцисс отложена деформация системы образец-машина, деленная на длину рабочей части образца).

с, МПа *

Для определения (г02 аппроксимировали линейный участок кривой при помощи процедуры “fit”. Данная процедура позволяет находить аналитическую зависимость по множеству точек (е/,<Т/) в виде полинома п порядка. Затем в цикле

0; - Ь

находили предел текучести а0завершая его при условии, что е, —5------> 0,2%,

а

где а и Ь - коэффициенты линейной зависимости а ■ е + Ь, полученные при аппроксимации. На рис.З представлен результат расчета Оо,2-

а, МПа

Рис.З. Результаты расчета а0,2

Временное сопротивление <гц находили как максимальное значение из множества экспериментальных данных а,. Для этого применяли процедуру “шах”. Относительное удлинение после разрыва находили по формуле

6,eN-2i^,

а

где N - число экспериментальных точек. На рис.4 представлен результат расчета • од и (5.

в, МПа

Рис. 4. Результат расчета он и 8

Величину удельной работы деформации образца при испытании до разрушения IVs вычисляли по формуле

е=8

Ws = Jcr(e)de.

Е

Для этого находили аналитическую зависимость 0(1:) п виде сплайна, используя процедуру построения сплайнов “spline”. Затем при помощи процедуры “int” вычисляли интеграл Ws.

В таблице приведены расчетные значения указанных прочностных характеристик для a-F'e.

Таблица

ет„ 2, МПа лн, МПа * (%) IVS, кДж/мм3

177 235 16,7 3,77

Таким образом, разработанный нами измерительно-вычислительный комплекс позволяет регистрировать экспериментальные данные в электронном виде. Работая с оцифрованным массивом данных, исследователь имеет возможность проведения более детального анализа механических свойств материалов. Кроме тог о, имеется возможность в ходе механических испытаний на растяжение проводить синхронные исследования других процессов (например, изменение электросопротивления, акустическая эмиссия), которые позволяют судить о развитии внутренней структуры материалов, определяющей их механические свойства.

Работа выполнена при финансовой поддержке Белгородского государственного университета (фанты № ВКГ 027-05 и ВКГ 030-05).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тимоип* Л.Т. Механические испытания материалов. - М.: Металлургия, 1971. -224с.

2. Васильков Д. В., Петров В. М., Пономарев А.Н., Никитин В. А., Малинок М.В., Хлебников А.В., Михайлов В.А. Новые измерительно-вычислительные комплексы оценки характерисгик качества поверхностного слоя деталей машин II Трение, износ, смазка. 2000. Вып. 4. С.22-23.

3. Красников А. С. Автоматизация физических измерений с помошыо персонального компьютера при определении точки Кюри в ферритовой керамике // Заводская лаборатория. 2001. № I. С.36.

4. Неклюдов И.М., Камышанченко Н.В., Бобонец И.И., Кононшип В.А., Поскачей А.И. Малогабаритная разрывная установка. // Исследование сопротивления материалов и конструкций. М. 1975. Вып. 10. С.63-67.

5. Золотаревский В С. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1983. -352с.

А.В.Маматов, А.Н. Немцев, Р.А.Загороднюк

МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

В настоящее время в Белгородской области при активном участии Белгородского государственного университета реализуются проекты по информатизации системы образования. Формирование единого информационного образовательного пространства региона предполагает тесное взаимодействие образовательных учреждений различных ступеней, направленное на повышение доступности, качества и эффективности образовательных услуг. Для реализации этих про-