Регистрация диаграммы вдавливания шарового индентора с использованием измерительной головки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция «Модели и методы анализа прочности динамики и надежности конструкций КА»

УДК 620.1.05

М. С. Пучнин Научный руководитель - Н. Н. Автономов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РЕГИСТРАЦИЯ ДИАГРАММЫ ВДАВЛИВАНИЯ ШАРОВОГО ИНДЕНТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ

Описана конструкция измерительного стенда для проведения испытаний образцов металлических материалов, с использованием измерительной головки. Приведены результаты проведенных экспериментов в виде диаграмм «нагрузка - глубина вдавливания» для алюминиевого сплава и легированной стали.

С появлением простых испытаний на твердость в начале ХХ века сразу же возник вопрос о том, нельзя ли по измерениям твердости судить о механических свойствах. В патенте РФ № 2320974 был предложен новый способ измерения глубины внедрения шарового индентора [1]. После доработки представленной конструкции, послужившей прототипом было получено новое конструктивное решение измерительной головки [2], пригодное для использования в условиях заводской лаборатории и непосредственно в технологическом процессе.

Устройство работает следующим образом: при приложении нагрузки к узлу нагружения, создаваемой гидравлическим домкратом измерительного стенда, происходит вдавливание шарового инденто-ра в образец. При этом происходит перемещение измерительного стержня, которое вызывает отклонение измерительной балки на величину, соответствующую глубине вдавливания. Измерение данного параметра производится тензодатчиками сопротивления, наклеенными на измерительную балку и на балку температурной компенсации, соединенных по мостовой схеме. Изменение нагрузки также фиксируется тензодатчиками, наклеенными на упругий элемент динамометра.

Конструкция измерительного стенда для проведения испытаний в лабораторных условиях представлена на рис. 1 и 2. Предлагаемая конструкция состоит из нижнего и верхнего основания (2,11) жестко скрепленных четырьмя стойками (3) при помощи винтов (1). Подвижная часть состоит из нижней траверсы (4), на которой располагается образец (7), соединенной с верхней траверсой (13) силовыми тягами (8), при помощи гаек (6) с шайбами (5). Перемещение подвижной части осуществляется при помощи гидравлического домкрата (12), по направляющим (9). Измерительная головка (10) располагается по центру верхнего основания (11) и крепится к нему винтами. Особым преимуществом стенда является возможность проведения испытаний остатков от стандартных образцов, так и некоторых образцов из металлопроката.

Стенд не требует строгой установки по уровню, так как не использует силу тяжести для создания нагрузки с помощью грузов, как в твердомере Бринелля. Кроме того, он гораздо легче твердомера и может использоваться в «полевых» условиях, в передвижных лабораториях.

Рис. 1. Общий вид испытательного стенда

Рис. 2. Испытательный стенд в сборе

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рис. 3. Диаграммы «нагрузка - глубина вдавливания» для алюминиевого сплава (а) и легированной стали (б)

Тарировка измерительной системы проводилась при помощи рычажного динамометра и индикатора часового типа с погрешностью измерения 0,01 мм. Для оценки работоспособности измерительной системы была произведена запись диаграммы «нагрузка -глубина вдавливания» с использованием измерительной головки и измерительного стенда при помощи двухкоординатного потенциометра. Испытания проводились на частях алюминиевых и стальных образ-

цов, прошедших стандартные испытания. Диаграммы приведены на рис. 3, а, б.

Библиографические ссылки

1. Патент РФ № 2320974, МПК: G01 N 3/42.

2. Патент РФ на полезную модель № 100291, МПК: G01 N 3/42.

© Пучнин М. С., Автономов Н. Н., 2011

б

а

УДК 539.3

Е. А. Соломатова, А. А. Полещук, Я. Е. Бойкова, И. А.Терский Научный руководитель - Р. А. Сабиров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ СИЛОВЫХ ФАКТОРОВ И ПРОГИБА БАЛКИ ОТ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ

Выполнен расчет функций внутренних усилий и перемещений консольной балки от распределенной по ее длине нагрузки, изменяющейся по синусоидальному закону. Такие виды нагрузок имеют место в газотурбинных агрегатах. Особенностью результатов расчета является, что эпюры прогибов, поперечных сил и изгибающих моментов, изменяются по единому закону.

Аэродинамические и гидродинамические силы вызывают значительный изгиб в балочных элементах конструкций. В зависимости от конструкций балки (конструкции пера, расположения бандажных полок), появляются сосредоточенные силы и изгибающие моменты [1]. Рассмотрим расчет консольной балки (см. рисунок), на которую действует нагрузка, изменяющаяся по закону (рис. а)

, . пх 1 . 2кг

qz(х) = qo18Ш-—

8т I. (1)

^ (г)

йх

- ч, (х)=о, а (х)=

йМу (х) йх

закон Гука

й 2 м>( х) Му (х)

йх

Е3„

(2)

(3)

функция продольной силы, для балки постоянной жесткости

а (х)=- ы

Проанализируем решения согласно классической модели деформирования балки с применением гипотезы Бернулли. Тогда применимы уравнения равновесия

й ^(х)

йх3

и уравнение упругой линии оси балки й 4 м>( х) = ч, (х)

йх

(4)

(5)