страница - 44
Вдавливание широко используется для определения твердости материалов путем создания контактных напряжений при воздействии на поверхности образна твердого малодеформирующегося наконечника. Как правило, при вдавливании растягивающие напряжения и удлинения малы по сравнению с ]сасательными напряжениями и сдвигами, создающимися в деформируемом материале.
На практике обычно имеют дело со сложным нагружением, при котором на изделие воздействует комплекс механических нагрузок: статических и динамических. Характер, величина, направление и распределение усилий, напряжений и других факторов могут изменяться по времени. Без должного учета всего комплекса «нагрузок и их изменений во времени невозможна правильная оценка прочностных свойств изделий. В процессе эксплуатации, при транспортировании, перемещении и хранении изделия и материалы подвергаются воздействию динамических нагрузок.
Наиболее распространенными факторами динамического механического воздействия являются вмбраядонные нагрузки. Возникающие при вибрациях инерционные силы могут вызвать напряжения, превышающие пределы прочности и выносливости конструкции. Интенсивность воздействия вибрации характеризуется частотой и амплитудой колебания, а также величиной максимального ускорения. Вибрации представляют собой механические колебания в диапазоне частот 0,1 -20000 Гц и более, амплитуд перемещения 0,001 мкм - 1000 мм и более, амплитуд ускорений до 1000 м/с2 и более. Большая часть колебаний, встречающихся на практике, имеет форму искаженной синусоиды.
К параметрам линейной вибрации относятся перемещение, скорость, ускорение, резкость (третья производная перемещения по времени), сила, мощность; к параметрам угловой вибрации: угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение, угловая резкость, момент сил. К параметрам обоих видов- вибраций относят также фазу, частоту и коэффициент нелинейных искажений. Характер вибраций как по частоте, так и по амплитуде может значительно изменяться от конструкции к конструкции, условий эксплуатации изделий, других воздействующих факторов. Наибольшая опасность - умножение колебаний, возникающих на резонансных частотах упругих конструкций.
Вибрационные нагрузки, создаваемые различными энергетическими установками, оборудованием, а также несбалансированными вращающимися и перемещающимися частями машин, вызывают разрушение конструкции усталостного характера, выводят из строя крепежные приспособления, способствуют появлению "микрофонного эффекта", вызывают
замыкание и обрывы электрических цепей элементов радиоэлектронных и электротехнических устройств, приводят к разгерметизации блоков.
В зависимости от величины и вида вибрационных нагрузок устанавливают степень жесткости изделия и проводят испытания на вибропрочность, виброустойчивость и обнаружение резонансов конструкции. При испытаниях на воздействие вибраций используют синусоидальную широкополосную или предварительно измеренную на прототипе вибрацию.
Ударные нагрузки. Механические удары могут быть одиночными, многократными и комплексными. Одиночные и многократные ударные процессы могут воздействовать на объект в горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях. Комплексные ударные нагрузки оказывают воздействие на объект в двух или трех взаимно перпендикулярных плоскостях одновременно. Основными параметрами ударного процесса являются ускорение, перемещение, скорость, деформация рассматриваемой точки тела при ударном воздействии. Важное значение имеет форма ударного импульса. Величина перегрузки при ударе, характер и скорость распространения напряжений по изделию определяются силой и продолжительностью удара и характером изменения ускорения.
Удар, воздействуя на материал и изделие, может вызывать механическое разрушение. В зависимости от длительности ударного процесса и его максимального ускорения при испытаниях устанавливают степень жесткости той или иной конструкции. С помощью одиночного и многократных ударов определяют устойчивость и механическую прочность изделия к ним. Испытания на ударную прочность и ударную устойчивость рекомендуется совмещать. Длительность ударных импульсов 1 мкс + 1000 мс и более, а амплитуды ускорений 1 + 10* м/с2 и выше.
Разрушающее воздействие могут оказывать также нагрузки от линейных ускорений, возникающие в узлах вращающихся механизмов. Воздействие центробежного ускорения определяют в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений по отношению к изделию. Линейные ускорения изменяются до 104 м/с2 и более.
Акустический шум в большинстве случаев мешающий фактор, который также может влиять на способность изделий выполнять свои функции. Наиболее распространенные частоты шума 125 + 10000 Гц, максимальный уровень звукового давления 200 дБ и более. Для определения воздействия на изделия изменения частоты шума проводят соответственно испытания током меняющейся частоты 125 + 10000 Гц.
Акустический шум оказывает значительное действие на относительно крупные изделия. Поэтому полупроводниковые приборы, изделия микроэлектроники мало подвержены разрушительному воздействию звукового давления. Действие акустического шума на изделия зависит от величины усилия на изделия, определяемого уровня звукового давления и площади изделия. Механизм разрушительного воздействия звукового давления аналогичен разрушительному воздействию вибрации. При этом в результате действия энергии колебания звуковой частоты в радиоэлектронных устройствах возникает микрофонный эффект и появляются резонансные явления.
Глава 2.3
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Механические испытания предназначены для определения механических свойств материалов и конструкций, исследования закономерностей деформирования и разрушения материалов. В связи с большим количеством видов и типов механических испытаний существует обширный класс испьггательных машин и стендов, работа которых основана на различных принципах. В силовых схемах испытательного оборудования используют механический привод, гидравлические нагружения, электромагнитные и вибрационные возбуждения.
Машины для испытаний на растяжение-сжатие разделяют на простые и универсальные. При испытаниях на простых машинах можно прикладывать к образцу нагрузку только одного знака (растяжение или сжатие).
На универсальных знакопостоянных машинах во время испытаний образец нагружается только в одном направлении (на сжатие или растяжение). Знакопеременные универсальные машины позволяют изменять знак нагрузки на образце при испытаниях без переналадки.
Машины для испытаний на растяжение-сжатие разделяют по назначению на машины широкого применения, специализированные и целевые. Машины широкого применения предназначены в основном для научных исследований. На специализированных машинах проводят контрольные и приемочные испытания материалов для определения стандартных механических характеристик, поверочные и контрольные испытания однотипных изделий.
На целевых машинах проводят испытания строго определенных видов, как правило, при экстремальных значениях параметров (скоростные машины для испытания с наивысшей достижимой мощностью, разрывные машины для определения высоких нагрузок и ДР).
Для уменьшения зависимости результатов испытаний от субъективных особенностей проверяющего и качества поверочного оборудования, обеспечения идентичности условий проверки метрологического обеспечения и повышения надежности испытаний осуществляют автоматизацию испытаний.
Автомятвзацяя процессов испытаний проводится по двум независимым направлениям. Первое характерно для массовых видов испытаний и связано с созданием специализированных машин и комплексов для контроля качества или статистической оценки свойств материалов по стандартизованным методикам, обеспечивающим автоматическое управление режимами испытаний, централизованный сбор информации в многоточечных системах и обработку однотипных результатов испытаний.
Второе направление характерно для решения сложных инженерных и научных задач при проведении многофакторных испытаний по программам, которые могут изменяться или совершенствоваться в процессе испытаний, для чего необходимо универсальное оборудование с мобильной структурой, легко приспособляемой для решения различных задач.
Механизация и автоматизация технологических испытаний изделий дает возможность в случае применения программных устройств приблизить режим испытаний к реальным условиям работы изделия и более полно выявить его эксплуатационные характеристики.
Важными составными частями автоматизированных контрольно-испытательных установок являются механизмы, выполняющие следующие функции:
-передачу объекта к месту контроля и испытания;
-ориентацию и закрепление аппаратуры и объекта испытаний;
-включение в измерительную и контрольную схему;
-выполнение заданной программы испытания;
-фиксацию (печатание) результатов испытаний;
-выключение испытуемого объекта из измерительной и контрольной схем;
-съем с места испытания и транспортирование объекта на следующую операцию.
Автоматизация испытальных операций позволяет автоматически задавать и поддерживать регламентированные программой режимы и входные сигналы, подаваемые на испытательные объекты. Автоматизация регистрации измерительной программы, получаемой в результате испытаний объекта, дает возможность фиксировать ее в цифровой форме на бумажной ленте или на дискетах.
2.3.1. ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ
Методы статических испытаний на растяжение черных и цветных металлов и изделий из них для определения характеристик механических свойств при температуре 20*Jq °С
устанавливает стандарт. В документации указываются места вырезки заготовок для образцов, их количество, направление продольной оси образцов по отношению к заготовке, величины припусков при вырезке.
При изготовлении из заготовок образцов принимают меры, исключающие возможность изменения свойств металла от нагрева или наклепа. Плоские образцы должны сохранять поверхностные слои проката, если нет других указаний. Стрела прогиба плоских образцов на длине 200 мм не должна превышать 10 % толщины образца, но не более 4 мм. Шероховатость обработанных поверхностей Ra рабочей части цилиндрических образцов не должна быть более 1,25 мкм, а шероховатость Rz боковых поверхностей рабочей части плоских образцов не более 20 мкм.
Допускается испытывать сортовой прокат, литые образцы и готовые изделия без предварительной механической обработки.
Для испытания на растяжение применяют пропорциональные цилиндрические или плоские образцы диаметром или толщиной в рабочей части 3 мм и более с начальной расчетной длиной
/0=5,65 или /0 =1 излитые образцы и образцы из хрупких материалов допускается изготавливать с начальной расчетной длиной
/0 =2,82",
где Fq - начальная площадь поперечного сечения образца.
Допускается применять пропорциональные образцы других размеров и непропорциональные образцы.
Для плоских образцов соотношение между шириной и толщиной в рабочей части не должно превышать 8:1.
Рабочая длина / образцов должна составлять:
от /0 +0,5</0 до /0 +2d0 - для цилиндрических образцов;
от /0 +1,5 до /0 + 2>5 J~Fq - для плоских образцов.
Перед испытаниями образцы обязательно измеряют, определяют Fq; по всей рабочей длине образца рекомендуется наносить метки, например через каждые 5 или 10 мм; на хруп-
ких образцах метки наносят карандашом, красителем и т.п.
Предел пропордаовжпьяости от - наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука, можно определять расчетным или графическим способами.
Тензометр или электрической измеритель деформации устанавливают на образец после приложения к нему начальной нагрузки Pq, соответствующей напряжению, равному 5 -10% от предполагаемого предела пропорциональности.
Расчетный способ: Нагружают образец не менее чем четырьмя равными ступенями до нагрузки, соответствующей напряжению, равному 70 - 80 % предполагаемо го а„ц, выдерживают на каждой ступени 5 - 7 с, продолжают нагружать более мелкими ступенями PMSUl и, когда приращение удлинения А/ для малой ступени нагружения превысит в 2 + 3 раза среднее значение приращения удлинения А/с р, дальнейшее нагружение прекращают:
(2 + 3)А/л+1--1- = А/ср,
п
где п - число мелких ступеней нагружения. Далее определяют среднюю величину приращения удлинения на малую ступень нагружения Alp .
ми
За нагрузку Рт, соответствующую от, принимают нагрузку, соответствующую Alp .
мал
Графический способ. Записывают диаграмму растяжения образца в координатах "нагрузка (ордината) - удлинение (абсцисса)" с масштабом по нагрузке не более 10 МПа на 1 мм диаграммы и масштабом по удлинению не более 100:1 при базе измерителя деформации 50 мм и более и не менее 200:1 при базе менее 50 мм. От начала координат (рис. 2.3.1) проводят прямую, совпадающую с начальным линейным участком диаграммы растяжения? На Произвольном уровне нагрузки проводят прямую АВ, параллельную оси абсцисс, и на этой прямой откладывают отрезок кп, равный половине отрезка тк. Через точку п и начало координат проводят прямую 0л и параллельно ей проводят касательную CD к диаграмме растяжения. Точка касания определяет искомую нагрузку Рлц.
Предел пропорциональности вычисляют по формуле
ацп = Ри JF0
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]