книги из ГПНТБ / Детали из стеклопластика в судовом машиностроении

проходя ее, рассеивается и не попадает на датчик-приемник. Уста­ новка фиксирует это — зажигается лампочка сигнализации дефекта. Датчики посредством двух моторов могут перемещаться в горизон­ тальной плоскости. Сельсины передают перемещение ультразвуко­ вого луча на стол записи записывающей головке. Перо записывает путь ультразвукового луча в горизонтальной плоскости в ванне на электротермическую бумагу типа ЭТБ-2 в масштабе 1: 1. Если луч «прошивает» лопасть, т. е. она не имеет дефекта, то перо оставляет след (на него подается напряжение). След прерывается, когда ультразвуковой луч не проходит сквозь деталь, т. е. на де­ фекте. Перо прочерчивает строчки синхронно со строчками, ко­ торые проходят датчики с ультразвуковым лучом по поверхности изделия.

Изделия до начала контроля с помощью специального приспособ­ ления крепятся в ванне, заполненной водой. Толщина слоя воды над изделием, являющейся иммерсионной средой, должна быть не менее 60—80 мм. Искательные головки вставляются в каретку ска­ нирующего устройства. Прибор подключается к сети и искательные головки устанавливаются на изделие. Производится настройка чувствительности, чтобы величина амплитуды сигнала оставалась постоянной на участках с различными толщинами. В зависимости от размеров дефектов чувствительность устанавливается с таким расчетом, чтобы величина импульса на экране ЭЛТ при нахождении искательных головок на контролируемом изделии была равна: 30—40 мм при выявлении дефектов площадью до 50 мм2; 40—50 мм при выявлении дефектов площадью до 100 мм2; 60—70 мм при выяв­ лении дефектов площадью более 100 мм2.

Для получения дефектограмм на столе записи крепится лист электротермической бумаги размером 550X600 мм и согласуется перемещение искательных головок записывающего устройства и пера записи (чтобы записываемая дефектограмма укладывалась в габариты записывающего устройства). Затем включается электрон­ ный переключатель реверса сканирующего устройства, срабатыва­ ющий при изменении сигнала в момент выхода искательных головок за кромки изделия, и устанавливаются требуемая скорость и шаг перемещения искательных головок. Шаг смещения искательных головок и связанного с ним пера записи выбирается с учетом требо­ ваний к размерам выявляемых дефектов: 1—1,5 мм при обнаруже­ нии дефектов диаметром до 7—8 мм; 2—6 мм при обнаружении де­ фектов больших размеров.

Запись дефектограммы осуществляется автоматически. Таким образом, установка дает возможность не только обнаружить дефект, но и определить его площадь и местоположение.

Дефектограммы лопастей были приведены выше (см. § 12). Контроль жесткости и прочности изделий из стеклопластика

производится также с помощью неразрушающих методов 116, 18]. Одним из таких методов является метод ультразвукового контроля готовых деталей, с помощью которого по величине скорости распро­ странения импульса ультразвуковых колебаний определяются мо­

139

деформаций производится по тем же уравнениям. Если главные деформации и е2 по направлению не совпадут с осями упругой симметрии материала, то, прежде чем приступить к определению

главных напряжений, необходимо вычислить напряжения сті, ц2

и ті2, действующие по направлению главных деформаций. Для под­ счета этих напряжений используются следующие формулы, полу­ ченные в работе 16], где направления х ', у' и z' обозначены соот­ ветственно цифрами 1, 2 и 3:

поперечной деформации материала в соответствующих направле­ ниях, причем первый значок при коэффициентах ц означает направ­ ление силы, вызвавшей эту деформацию, а второй —• направление поперечной деформации; буквами ѵ212, ѵ212, г]12д обозначены коэф­

Зная сті, 02 и ті2, можно определить напряжения, действующие по плоскостям упругой симметрии ах, ау, хху:

ах = о>іcos2а0-ф cr2sin2ao -ф r^sin 2а 0,

ау = 0! sin2а 0-ф а2cos2ао —Ti2sin2a0,

° 1 — а 2

Хху------2— sin 2ао — TJ2COS 2ао

где угол а 0 откладывается от направления главной деформации ех

против часовой стрелки.

При этом возникает необходимость в пересчете упругих постоян­ ных, в том числе коэффициентов взаимного влияния в направлении действия главных деформаций, обозначенных здесь индексами 1 и 2. Зная напряжения ах, ау, тху, можно определить главные напряжения и их направление по обычным формулам сопротивления материалов:

W

Для изотропных материалов определение направления главных напряжений осуществляется методом хрупких лаковых покрытий. У анизотропных материалов направления главных деформаций и главных напряжений не совпадают (см. гл. II). Поэтому метод лаковых покрытий не дает исчерпывающего решения задачи.

Можно предположить и для анизотропных материалов простой способ вычисления главных напряжений ст2 и а 3 по результатам измерения деформаций розеткой. Для этого необходимо предвари­ тельно экспериментально определить .точное расположение осей упругой симметрии материала и ориентировать розетку в этих осях.

скается ультразвуковая волна. Время прохождения волны фик­ сируется прибором и по известному расстоянию между точками определяется скорость ультразвуковой волны. Быстрее всего волна пробегает вдоль основы материала, поэтому, измеряя скорость волны для нескольких направлений, можно определить наибольшую ско­ рость, т. е. направление основы ткани.

Отклонение осей упругой симметрии материала от геометриче­ ских осей в лопастях гребных винтов, деталях цилиндрической и сферической формы определялось в настоящей работе импульсным способом [16]. Геометрические оси проводились на лопастях и обте­ кателях согласно чертежам, при этом лопасти устанавливались в положении конструктивного шага. Определенный таким способом угол отклонения основы ткани от геометрической оси лопасти обо­ значен буквой фг. Для лопасти винта диаметром 3 м угол ф! равен 5° 116]. На лопасти с нагнетающей поверхности была нанесена окруж­ ность диаметром 600 мм. Использовались головки диаметром 30 мм. Для оценки точности нахождения основы материала следует сопо­ ставить расстояние от основы до геометрической оси лопасти с ра->

14 2

Диусом головки датчика. Это расстояние равняется 26 мм и почти в 2 раза больше радиуса головки датчика.

При использовании ультразвуковых головок диаметром 30 мм на базе 300 мм ошибка в нахождении направления основы ткани может быть не более 3 . Следовательно, в лопасти винта диаметром 3 м найденный угол фІ5 равный 5°, является достоверным.

При вычислении деформаций и напряжений в анизотропных деталях следует учитывать влияние конструкции применяемых

датчиков является наличие поперечных петель, искажающих ре­ зультаты измерений [23]. По формуле (105) определяется искажен­ ная величина е.

В формулы для определения истинных значений деформаций в направлениях осей упругой симметрии материала следует ввести поправку X, учитывающую влияние петель датчика:

где k 0— истинный коэффициент тензочувствительности петлевого датчика, наклеенного вдоль оси х (основы материала), определяемый при таком плоском напряженном состоянии, когда поперечные деформации отсутствуют (е^ = 0); kn— истинный коэффициент тензо­ чувствительности петлевого датчика, наклеенного вдоль оси у (утка

143

материала), определяемый при Таком плоском нагіряженном Состоя­ нии, когда отсутствуют продольные деформации (е* = 0).

Экспериментальное определение k 0 и kn возможно только при наличии специального приспособления, на котором воспроизводятся соответствующие плоские напряженные состояния. Из-за отсутствия такого приспособления эксперимент по определению поправки про­ изводится при линейном напряженном состоянии.

Эти коэффициенты для трех направлений наклейки датчиков

Здесь k — коэффициент чувствительности, заданный паспортом из­

мерительного прибора (формула (105)); гх, гу, е45 — искаженные деформации, определяемые по датчикам, наклеенным вдоль осей х, у и под углом 45° к основе при коэффициенте тензочувствительности k; £х — истинная деформация в направлении оси х.

В общем случае плоского напряженного состояния рассмотрим изменение сопротивления двух датчиков, оси которых параллельны соответственно осям симметрии материала х н у . Изменение сопро­ тивлений этих датчиков будет зависеть от обоих относительных деформаций гх и еу:

или иначе, с учетом отношения (106),

= ko (ех + %еу),

(111)

= К (еу + %ех).

Если применить теперь формулу (105) для определения вели­ чин АR J R и АRy/R, то окажется, что электросопротивления дат­ чиков изменяются пропорционально некоторым деформациям гх и еу,

14 4

отличным от истинных деформаций ех и еу; бследстёие влияния по­ перечной тензочувствительности

Здесь, так же как и в формуле (105), коэффициент k получается приближенным.

Нам следует связать искаженные влиянием петель датчиков коэффициенты тензочувствительности kx и ky, которые можно опре­ делить экспериментально при линейном напряженном состоянии, с истинными коэффициентами петлевых датчиков k 0 и kn, т. е. с их отношением %. Для этого подставим в систему (111) выражение

\іхугх, справедливое при линейном напряженном состоянии. Получим

По найденным в эксперименте в условиях линейного напряжен­ ного состояния средним значениям ky/kx определим %.

Найдем связь искаженных деформаций гх, г,, с истинными гх и е„. Сопоставив системы (110) с (112), (ПО) с (ИЗ), получим

Рис. 79. Схема нагружения тарировочной балки из стеклопластика.

Решая эту систему относительно истинных деформаций ех и еУ ' получим соотношения

(124)

между истинными деформациями гх и гу и измеренными гх и гу. Дальнейшая задача заключается в экспериментальном опреде­ лении поправочного коэффициента % по тарировке датчиков при линейном напряженном состоянии, осуществляемом в тарировочном

устройстве.

146

9

При линейном напряженном состоянии обычно определяются

коэффициенты тензочувствительности путем выборочной тарировки датчиков.

Для тарировки датчиков в настоящей работе была использована тарировочная установка Ленинградской лесотехнической академии. Эта установка позволяет производить тарировку датчиков при ли­ нейном напряженном состоянии и представляет собой балку постоян­ ного сечения, лежащую на двух опорах, загруженную одинаковыми силами Р на равных расстояниях от опор (рис. 79). На участке между силами Р балка работаете усло­

второй тонкий слой клея. С целью исключения влияния различных атмосферных воздействий: изменения температуры, влажности и освещенности — на поверхность датчиков наклеивались кусочки фетра. Затем балки помещались под пресс для создания давления. Через 24 ч процесс полимеризации считался законченным.

Истинная деформация в направлении оси х (ех) равна деформации

где h — высота балки; /б — прогиб балки; I — длина пролета балки; а — расстояние от точек приложения сил до опор.

Значения экспериментально определенных деформаций гх, гу и

Для получения достоверных значений деформаций датчиков ех,

Sy, е45 было выполнено 4 варианта нагружения.

I вариант: балка № 1 —■рабочая, сторона с наклеенными дат­

IV вариант: балка № 2 — рабочая, сторона с наклеенными дат­ чиками — в растянутой зоне; балка № I — компенсационная.

Балки нагружались до напряжений, составляющих 40—60 кгс/см2, их прогиб составлял 5 мм.

По каждому варианту нагружения для одинаково наклеенных

датчиков определялись средние деформации еср и коэффициенты тензочувствительности. Для измерения деформаций применялся

148