книги из ГПНТБ / Детали из стеклопластика в судовом машиностроении
..pdf
|
Коэффициенты тензочувствительности датчиков |
Таблица 25 |
|||
|
|
||||
|
К оэф ф и ц и ен ты |
тензоч ув ств и тел ь н ости |
ку |
|
|
№ в ар и а н т а |
|
|
|
* 4 5 |
|
|
кх |
% |
* 4 5 |
кх |
кх |
|
|
|
|||
I |
1 ,9 9 |
— 0 , 3 4 6 |
0 , 8 6 |
— 0 , 1 7 4 |
0 , 4 3 2 |
и |
2 , 1 2 |
— 0 , 3 6 5 |
0 , 8 7 |
— 0 , 1 7 2 |
0 , 4 1 0 |
іи |
1 ,9 4 |
— 0 , 3 6 7 |
0 , 8 5 |
— 0 , 1 8 9 |
0 , 4 3 8 |
IV |
2 , 3 2 |
— 0 , 3 9 7 |
0 , 8 8 5 |
— 0 ,1 7 1 |
0 , 3 8 1 |
прибор ИД-61М с ценой деления реохорда 1- ІО-5 (в единицах отно сительной деформации г).
В связи с тем, что сопротивление датчиков находится в пределах 144,7— 144,9 Ома, а прибор имеет типовую тарировку для датчиков с сопротивлением 120 Ом, перед началом работы прибор был оттарирован в соответствии с инструкцией. При этом коэффициент чувствительности прибора получился равным k = 1,98.
Сопоставив варианты I и III, II и IV, видим, что деформации имеют близкие значения в сжатой и растянутой зонах, т. е. датчики работают одинаково при сжатии и растяжении. Средние значения величины X по каждому варианту достоверны, так как показатели точности не превышают 2,6—3,25%.
Если бы датчики обладали только продольной тензочувствительностью *, то отношение коэффициентов ky!kx (формулы 119), (120)) зависело бы только от коэффициента Пуассона материала и равня лось бы ему: ky!kx = р.
Следует отметить, что по результатам, приведенным в табл. 25, отношение коэффициентов k j k x не равно коэффициенту Пуассона материала цху. Коэффициент Пуассона \іху для стеклопластика со ставляет 0,13, а отношение kylkx изменяется в пределах 0,165— 0,179 (результат отношения ktJ k x, равный 0,189, является анор мальным и при подсчете отвергнут, как резко отличающийся от остальных).
Отсюда можно сделать вывод, что на результаты измерений
деформаций ех и гу оказывают влияние петли датчика. Предположим, что датчик, наклеенный под углом 45° к оси, фиксирует истинную деформацию, т. е.
і = |
(126) |
* Выпускаемые в настоящее время безпетлевые датчики являются наилучшими для тензометрии на деталях из анизотропных материалов. Для них коэффициент тензочувствительности не зависит ни от поля напряжений, ни от ориентировки дат чика по отношению к осям симметрии материала, что существенно упрощает тари ровку датчиков и обработку результатов тензометрии. Безпетлевые датчики обла дают только продольной тензочувствительноетью.
Ц 9
Тогда
1 №ху |
(127) |
|
2 |
||
|
получается равным 0,43.
Но из табл. 25 среднее значение ki5lkx равно 0,427 (результат 0,381 является анормальным и при подсчете средней величины отброшен). Отсюда можно сделать вывод, что экспериментально полученное отношение kib!kx близко к теоретическому. Следова
тельно, на результат измеренной деформации 645 петли датчика не влияют. Вычисленная поправка %для петлевых датчиков, наклеен ных на балки из стеклопластика, составила величину, равную 0,0428.
В литературе имеются сведения, что величина %для датчиков петлевой конструкции с базой 5—20 мм, наклеенных на балки из металла, находится в пределах 0,01—0,05.
Введем поправку % и в формулы, определяющие главные напря жения в конструкциях из стеклопластика.
Рассмотрим случай совпадения главных напряжений с осями х и у (основой и утком материала). Деталь из стеклопластика нахо дится в условиях плоского напряженного состояния. Известно, что в этом случае главные напряжения определятся по известным фор мулам (104). Подставим выражения (124) в (104) и получим формулы для вычисления главных напряжений оу и о 2 по деформациям тензо датчиков:
оі = АЕх [ех (і — а д ) — гу (% — рух)\,
°2 = АЕу[ еу (і ІПіД) |
&х(% |
(128) |
|
Р^г/)]> |
|||
где |
1 — Ѵ |
|
|
|
х у і |
' |
|
|
(1 -Р « )(1 -Х 2) |
||
Рассмотрим случай |
отклонения |
главных напряжений ох и сг2 |
|
от направления осей х и у. Датчики, |
так же как и в первом случае, |
||
наклеены вдоль осей х |
и у. В этом случае величина и направление |
||
главных напряжений |
находятся по формулам (104): |
где ох, Оу, хху — нормальные и касательные напряжения, действу ющие вдоль осей х и у, вычислены с учетом конструкции петле вых датчиков по формулам
п * — А Е х \гx( l fЬух%) |
&у( % — Fyx)], |
|
Оу = АЕу[еу (1 — ы ) |
— е'(х — ц,„)], |
(129) |
15 0
После подстановки экспериментально вычисленных значений А,
%> Ех, Еу, Gxy, ^іуХ и [іХу для стеклопластиков СТЭТ и СТЭР окон чательно получим
®х — 3,6-10 (е* -)- 0,1Еу), |
|
(130) |
ау — 2,6- ІО5{гу’-\г 0,1Зе*), |
(131) |
|
хХу = 0,8 -105[2s45— 1,04 (е; + |
е;)], |
(132) |
Уточненная методика тензометрии позволяет непосредственно перейти к определению величины и направления главных напряже ний в стеклопластиковых лопастях судовых гребных винтов, судо вых обтекателях и других деталях судового машиностроения.
При плоском напряженном состоянии для ортотропного мате риала напряжения, действующие вдоль осей упругой симметрии, определяются формулами (130), а направление и величина главных напряжений — зависимостями (104).
Для нахождения напряжений, действующих вдоль осей упругой симметрии, например в лопасти гребного винта, достаточно изме
рить деформации ех, ги и 645 в направлении основы, утка и диаго нальном.
Так как стеклопластиковые детали до разрушения деформи руются упруго 16], можно по указанной методике расчета подсчи тать нормальные напряжения, действующие в исследуемых точках перед разрушением. Кроме того, можно определить главные напря жения в исследуемых точках и их ориентацию относительно осей упругой симметрии материала.
Решая уравнения (41) гл. II обобщенного закона Гука относи тельно напряжений, действующих вдоль осей упругой симметрии ортотропного материала, можно определить напряжения нормаль ные и касательные, действующие в детали, испытывающей объемное напряженное состояние.
§ 15
Контроль качества готовых изделий разрушающими методами
Стендовые испытания лопастей гребных винтов и лопаток рабо чих колес насосов (рис. 81) производятся по схеме консольной жестко заделанной балки, загруженной сосредоточенной силой, приложенной по оси лопасти на расстоянии 0,65/?в от оси винта. Расстояние от точки приложения силы до заделки / = 0,40/?в. Лопасти гребных винтов зажимаются комлевой частью в специально изготовленных приспособлениях [3]. Нагрузка создается пуансо ном, закрепленным на станине гидравлического пресса и установлен ным нормально к нагнетающей поверхности лопасти.
Чтобы не было смятия, в районе приложения нагрузки на ло пасть накладывается шайба с наклеенной на нее резиной, в которую опирается пуансон.
151
При испытаниях измеряются деформации в соответствующих точках перемещения (прогибы) свободных концов лопастей и раз рушающие нагрузки.
Замеры деформаций растяжения—сжатия производились в точ ках нагнетающей и засасывающей поверхности на радиусах, пока-
Рис. 81. Схема стендовых испытаний лопасти с наклеенными тензометрами.
занных на рис. 81. Для этого на лопасти наклеивались проволочные тензометры сопротивления (датчики). При испытаниях использова лись тензометры с базой S6 = 15 мм и сопротивлением R = 142 Ома.
Компенсационные датчики наклеивались на отдельную стекло пластиковую балку. На каждую исследуемую точку наклеивалась розетка, состоящая из трех датчиков. Два из них накладывались вдоль осей упругой симметрии (основы и утка), а третий — под углом 45° к первым двум. Оси упругой симметрии находились пред варительно импульсным методом.
152
Нагружение лопастей производилось ступенями. Скорость нагру жения каждой ступени соответствовала 2000 кгс/мин. Время, необ ходимое для записи показаний датчиков, составляет 1—3 мин, в за висимости от количества наклеенных датчиков. Показания датчиков в течение этого времени отличались стабильностью.
Для устранения возможных зазоров в заделке лопасти предва рительно нагружались определенным усилием. Показания прогибомера (индикатора) и тензометров при этой нагрузке принимались
Рис. 82. Гребной винт диаметром 3 м |
Рис. 83. Стендовые испытания стек- |
турбоэлектрохода «Абхазия» с ло- |
лопластиковой лопасти судового |
пастями из стеклопластика. |
гребного винта на прессе МУГ-500. |
за начало отсчета. Деформации записывались на каждой ступени нагружения. С целью проверки стабильности измеряемых деформа ций, а также проверки отсутствия остаточных деформаций испытания производились в три этапа: 1-й этап — лопасть нагружается ступе нями до нагрузки, соответствующей 80% от предполагаемой разру шающей; 2-й этап —■разгрузка осуществляется ступенчато, запись деформаций производится на каждой ступени разгрузки; 3-й этап — повторное ступенчатое нагружение до разрушения лопасти.
Проиллюстрируем изложенную методику на примере испытаний лопасти винта диаметром 3 м (винт турбоэлектрохода «Абхазия», рис. 82). Схема наклейки тензометров на эту лопасть показана на рис. 81. Всего было наклеено 54 датчика в 18 контрольных точках и 5 компенсационных датчиков.
При статических испытаниях отсчет нагрузки производился по шкале силоизмерителя, цена деления при этом составляла 200 кгс, а погрешность измерения 2%. Показания тензометров регистриро
153
вались двенадцатиканальными тензометрическими станциями типа «Орион».
Прогиб свободного конца лопасти замерялся с точностью до 0,01 мм при помощи прогибомера Аистова. Прогибомер был уста новлен по оси упругой симметрии (основе) на расстоянии 4 мм от кромки лопасти. Лопасть винта турбоэлектрохода «Абхазия», уста новленная на прессе для испытаний, показана на рис. 83.
Сначала лопасть была предварительно нагружена усилием 2 тс, а показания прогибомера и тензометров при этой нагрузке были приняты за начало отсчета. Дальнейшее нагружение лопасти произ водилось ступенчато через 4 тс до 34 тс с последующей ступенчатой
Рис. 84. Зависимость прогиба конца лопасти от прилагаемой нагрузки при первом (1) и втором (2) нагружении.
разгрузкой до 2 тс. При этом через каждые 4 тс делались остановки на 3 мин для записи деформаций и прогиба. На третьем этапе нагру жение производилось ступенчато через 4 тс до момента разрушения. Скорость нагружения и разгрузки на каждой ступени была постоян ной. Нагрузка, соответствующая началу разрушения, определялась по диаграммам нагрузка—прогиб и нагрузка—деформация датчиков, наклеенных в опасном сечении лопасти, как точка перехода прямо линейного участка в криволинейный.
Лопасть до разрушения в целом деформировалась упруго. На первом этапе испытаний при нагрузках 26—30 тс было слышно потрескивание лопасти. При осмотре лопасти после нагружения до 34 тс в районе заделки комля лопасти на относительном радиусе
г ^ 0,23RB были обнаружены трещины. В дальнейшем эти трещины развивались, что привело к утрате несущей способности лопасти при нагрузке 50 тс. После испытаний была построена зависимость между прогибом конца лопасти и прилагаемой нагрузкой на первом и втором этапах нагружения (рис. 84).
Для каждого датчика строились зависимости деформаций от нагрузки. Эти зависимости приведены на рис. 81, 82 и в табл. 26.
Из рис. 85 и 86 видно, что до нагрузки, соответствующей началу разрушения, мы имеем дело в основном с упругими деформациями.
154
Рис. 85. Зависимость деформаций от нагрузки для датчи ков № 1,2, 3 (зона растяжения).
1 — первое загруж ение; 2 — разгрузка; 3 — второе загруженис.
|
\ |
|
I |
Д атчі к N128 - Л. |
Р, ТС |
|
|
|
|
||||
|
чик №-30 |
|
||||
|
|
|
30 |
|||
|
|
\ |
Да тчикМ 1 2 9 — і - ь |
|\ |
28 |
|
|
|
\ |
'\N r* X |
\\> |
Л 26 |
|
|
|
|
1 |
22 |
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
\ ч \ |
N ЧѴ |
— 1і—X- 18 |
|
|
|
|
Ѵ > (ѵ \\ |
1\ |
А Я |
|
X - |
1 |
|
|
V d |
|
|
• — |
2 |
|
|
10 |
||
0 — 3 |
|
|
||||
|
|
|
|
\ \V |
Г\\ ц |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
ъ-10'3 ~3,5 - І О |
r 2\ö -1,5 |
- і о |
ЧДЗ |
2 о |
Рис. 86. Зависимость деформаций от нагрузки для датчиков № 28, 29, 30 (зона сжатия).
Обозначения те же, что на рис. 85.
Таблица 26
Предельные относительные деформации и напряжения в расчетных точках лопастей гребных винтов
Диаметр |
Р азр у ш а ю |
щая |
|
винта, м |
н агрузка Р, |
|
КГС |
Относительная |
деформация |
Н апряж ения , действующие |
Угол |
Главные |
н а п р я ж е |
|
вдоль осей упругой симметрии, |
||||||
8 • 10—3 |
кгс /см 2 |
|
отклоне |
ния, |
кгс/см2 |
|
Исследуе |
|
|
|
ния |
|
|
мая |
|
|
|
гл а в н ы X |
|
|
точка |
|
°У |
хху |
н ап р яж е |
Оі |
о2 |
еу |
^45 |
ний ф |
0 ,3 |
1050 |
0 ,7 |
2 4 0 0 |
1,1 |
5 5 0 0 |
1,3 |
И 200 |
3,0 |
30 000 |
А |
8 ,4 |
3 ,5 5 |
4 |
,6 5 |
3 5 0 0 |
1270 |
— 2 5 4 |
— 6° |
2 5 ' |
3 5 3 5 |
1235 |
||
Е |
5 ,9 |
2 ,4 4 |
2 ,2 2 |
2 4 4 0 |
8 8 0 |
— 3 5 0 |
— 6° 1 9 ' |
2 5 1 0 |
8 1 0 |
||||
N |
6 ,6 1 |
1,7 4 |
5 |
,9 8 |
2 7 0 0 |
7 3 5 |
2 6 6 |
СО |
сл |
|
2 7 3 7 |
6 9 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
А' |
— 8 ,5 4 |
— 2 ,2 |
— 3 ,2 |
|
— 3 5 0 0 |
— 9 40 |
— 3 9 0 |
4° |
2 0 ' |
— 3 5 6 0 |
— 8 8 0 |
||
Е' |
— 4 ,7 |
2 ,0 2 |
— 2 |
,9 2 |
— 1800 |
— 3 60 |
2 48 |
1 О |
СЛ оо |
|
— 1840 |
— 3 20 |
|
N' |
— 7 ,2 2 |
2 ,2 9 |
— 1,0 5 |
— 2 8 0 0 |
— 2 7 0 |
— 2 50 |
— 2° |
5 4 |
' |
— 2 8 2 5 |
— 2 45 |
||
А |
5 ,8 |
0 ,3 5 |
2 |
,4 |
|
2 1 0 0 |
3 54 |
— 110 |
— 3° |
3 5 ' |
1674 |
7 8 0 |
|
В |
4 ,4 5 |
— 0 ,2 5 |
1 ,6 5 |
1530 |
130 |
-*-73 |
— 3° |
|
|
1183 |
6 8 0 |
||
м |
2,1 |
— 0 ,6 9 |
1 ,9 5 |
7 0 0 |
8 5 |
— 146 |
— 12° 4 2 ' |
6 0 4 |
180 |
||||
К |
2,1 |
— 0 ,6 9 |
1 ,9 5 |
7 0 0 |
8 5 |
— 146 |
— 12° 4 2 ' |
6 0 4 |
180 |
||||
А' |
— 7 ,0 |
— 0 ,7 5 |
— 2 ,6 |
|
— 2 4 5 0 |
— 5 1 5 |
8 6 |
— 2° 3 5 ' |
— 2 4 5 0 |
— 5 1 2 |
|||
В ' |
— 5 ,0 |
— |
— 2 ,0 |
|
— 1750 |
— 2 2 4 |
8 2 |
— 3° |
5 ' |
|
— 1700 |
— 2 7 0 |
|
М ' |
— 2 ,4 |
— |
— 0 ,1 5 |
— 8 4 0 |
— 107 |
170 |
— 7° 2 5 ' |
— 8 7 6 |
— 70 |
||||
К' |
— 2 ,4 |
— |
— 0 ,1 5 |
— 8 4 0 |
— 107 |
170 |
— 7° 2 5 ' |
— 8 7 6 |
— 7 0 |
||||
А |
6 ,6 |
0 ,2 |
2 ,1 9 |
2 3 0 0 |
3 5 0 |
— 2 22 |
— 6° 2 4 ' |
2 3 2 5 |
3 2 5 |
||||
Е |
3 ,2 6 |
— 0 ,5 6 |
1,1 |
2 |
1120 |
— |
— 4 5 ,6 |
— 1° |
9 ' |
|
1125 |
— |
|
N |
4 ,5 8 |
— 0 ,9 8 |
1,0 |
5 |
1570 |
2 1 0 |
— 135 |
— 2° |
5 1 ' |
1580 |
2 0 0 |
||
А' |
— 6 ,6 |
— 0 ,9 7 |
— 4 ,7 9 |
— 2 3 4 0 |
— 5 5 5 |
— 140 |
2° |
1 5 ' |
2 3 5 3 |
— 5 4 3 |
Е' |
—2,36 |
0,24 |
—1,99 |
—815 |
—425 |
—145 |
10° 9' |
—863 |
—377 |
|||
N' |
—5,5 |
0,85 |
—4,05 |
1880 |
—24 |
—265 |
4° 3' |
—1922 |
—18 |
|||
А |
5,0 |
0,4 |
2,1 |
1750 |
330 |
—100 |
- 4 ° |
|
|
1820 |
260 |
|
В |
2,6 |
—0,5 |
0,5 |
890 |
—15,8 |
—90 |
—6° |
|
900 |
—24 |
||
А ' |
—5,0 |
—0,4 |
—2,1 |
—1750 |
—330 |
100 |
—2° 45' |
—1820 |
—260 |
|||
В ’ |
—2,4 |
—0,4 |
0,5 |
—820 |
24,0 |
90 |
—6° |
|
—830 |
30 |
||
А |
2,85 |
0,11 |
1,47 |
1000 |
147 |
6,5 |
0° |
|
1000 |
147 |
||
В |
2,15 |
—0,21 |
0,68 |
840 |
435 |
—60 |
—8° |
|
850 |
425 |
||
С |
1,61 |
—0,59 |
— |
565 |
—94 |
—82 |
—7° |
|
590 |
120 |
||
А ' |
—3,4 |
—0,30 |
—1,6 |
—1250 |
—225 |
44 |
0° |
|
|
—1240 |
—237 |
|
В' |
—2,7 |
—0,02 |
—0,86 |
—1000 |
—130 |
80 |
- 5 ° |
|
|
—1000 |
—123 |
|
С |
—1,98 |
0,02 |
0,2 |
—700 |
—37 |
150 |
- 1 3 ° |
40"' |
— 7 3 8 |
— |
||
N |
1 ,9 5 |
— 0 ,0 9 |
0 ,5 3 |
6 7 9 |
6 4 ,0 |
— 6 4 ,2 |
— 5° 4 2 ' |
6 8 7 ,0 |
5 7 ,0 |
|||
М |
1,3 |
— 0 ,0 8 |
0 ,0 3 |
4 5 5 |
3 6 ,4 |
— 9 8 ,5 |
7 |
о |
О СО |
4 7 6 ,0 |
16 ,0 |
|
Р |
||||||||||||
0 ,9 5 |
— 0 ,2 0 |
0 ,1 7 |
3 2 5 |
— 1 5 ,0 |
— 3 4 ,0 |
— 6° |
5 ' |
3 2 5 |
— 15,0 |
|||
N' |
||||||||||||
— 0 ,4 4 |
0 ,1 4 |
— 0 ,9 4 |
1 4 7 ,0 |
3 3 ,0 |
— 3 4 ,4 |
СЛ |
|
СО о |
145 |
3 0 ,0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
||
М ' |
0,1 1 |
0 ,1 6 |
— 0 ,4 0 |
8 0 ,0 |
2 6 ,0 |
— 8 3 ,0 |
— 36° |
|
8 0 ,0 |
2 5 ,0 |
||
Р ' |
0,2 1 |
0,0 1 |
— 0 ,0 9 |
7 5 ,5 |
2 5 ,0 |
— 3 2 ,0 |
— 2 5 ° |
4 5 ' |
1 0 4 ,0 |
— 4 ,0 |
||
Е |
1,2 2 |
— 0 ,4 3 |
0 ,5 8 |
4 1 2 ,0 |
— 5 9 ,0 |
3 0 ,0 |
5° |
|
|
4 1 5 |
— 60 |
|
К |
0 ,8 2 |
— 0 ,2 2 |
0 ,4 6 |
2 8 0 ,0 |
— 2 6 ,0 |
2 5 ,0 |
6° |
|
|
2 8 5 |
— 30 |
|
F |
0,6 1 |
— 0 ,9 3 |
1,0 4 |
1 8 5 ,0 |
— 218 |
— 205 |
2 2 ° 3 0 ' |
271 |
— 305 |
|||
Е' |
— 1 ,09 |
— 0 ,0 5 |
— 0 ,5 0 |
— 3 5 0 |
— 18 |
— |
0° |
|
|
— 350 |
— 18 |
|
К' |
— 0 ,0 2 |
— 0 ,2 4 |
— 0 ,1 2 |
— 3 8 ,5 |
— 30 |
— 16 |
— 12° 3 0 ' |
— 52 |
— 1,0 |
|||
F’ |
0 ,2 5 |
— 0 ,2 0 |
— 0 ,0 2 |
77 |
— 42 |
— 7 ,0 |
— 10° 2 5 ' |
8 0 |
— 42 |
Для всех датчиков до нагрузки Р — 30 тс характерен прямолинейный участок. При снятии нагрузки исчезают и деформации.
Характер изменения нагрузки при разрушении лопасти винта диаметром 3 м показан на рис. 87. Установлено, что падение нагрузки (вертикальные линии на рис. 87) сопровождается резким возраста нием уровня акустических шумов, связанных с локальными нару шениями структуры материала и с последующим перераспределением напряжений в связующем.
Рис. 87. Характер изменения нагрузки при стендовых испытаниях.
Цифры — нагрузка (в тс) для лопасти винта диаметром 3 м.
В табл. 26 приводятся предельные относительные деформации гх, гу и е45 в различных точках на нагнетающей и засасывающей сторо нах лопастей при стендовых испытаниях. Эти значения подставим
в формулы (130) и найдем ах = — 1250 кгс/см2, ау = |
—225 кгс/см2, |
||||
хху = 44 |
кгс/см2. |
Из формулы (104) |
найдем ф |
= |
0°, а 4 = |
= — 1240 |
кгс/см2, |
а 2 =-= —237 кгс/см2. |
|
|
|
Как видно из табл. 26, угол отклонения главных напряжений от |
|||||
основы материала ф возрастает от комля |
к периферии. |
Угол откло |
нения основы от геометрической оси лопасти фь найденный импульс ным методом в точках В и В', равен 5° [16].
На рис. 88 показана ориентировка главных напряжений в ло пасти винта диаметром 3 м. За положительное направление напря жений принято направление от оси винта к кромке лопасти. В этом направлении откладываются растягивающие напряжения, в про тивоположном — сжимающие. Положительный угол ф отсчиты вается от основы материала против часовой стрелки. Из рис. 88 видно, что главные напряжения отклоняются от основы материала в сторону геометрической оси лопасти. В точках А, В, С, А', В',
C', Е, К, |
Р, N угол ф незначительно отличается от угла ф4 между |
|
основой и геометрической |
осью лопасти, т. е. можно считать, что |
|
главные |
напряжения |
направлены вдоль геометрической оси |
лопасти. В районе кромок лопасти направление осей упругой сим метрии не определялось. Однако можно предположить, что большие
1 5 8
значения углов в точках М, М ', N ', Р', F, F' вызваны значительной кривизной сечений вблизи кромок.
На рис. 89 даются эпюры распределения главных напряжений по сечениям для лопасти винта диаметром 3 м. Максимальные глав
ные напряжения |
|
действуют на засасывающей поверхности лопасти |
|||||
в точке |
А' |
и равны 1240 кгс/см2. |
Нагнетающая поверхности |
||||
Эти напряжения в 2,4 раза меньше |
|||||||
предела |
прочности материала, по |
X |
|||||
Входяща |
|||||||
лученного при сжатии стандарт- |
|||||||
ных образцов. Главные напряже- тта |
|||||||
ния оу уменьшаются: в продоль |
|
||||||
ном направлении при переходе от |
|
||||||
корневого сечения к центру лопа |
|
||||||
сти, вдоль сечения от геометриче |
Я 7 5 0 ( г 0 ,5 ) |
||||||
ской оси лопасти к кромкам. Наи |
|||||||
|
|||||||
большие |
главные |
напряжения |
тщго,у |
||||
в районе кромок в 4 раза меньше |
|
||||||
максимальных главных напряже |
R A 5 0 ( r 0 ,3 ) |
||||||
|
|||||||
ний оу, |
действующих в точке А'. |
|
|||||
Вторые |
главные |
напряжения |
о 3 |
Засасывающая гповерхность |
|||
даже в |
сечении, |
близком к опас |
|||||
ному (на радиусе 450 мм, т. е. |
У), |
||||||
0,3Рв), |
довольно велики (больше |
Входящая |
|||||
0,2а!), |
что |
говорит о наличии |
|||||
'кромка |
|||||||
плоского напряженного состояния. |
|
||||||
Эпюра распределения главных |
|
||||||
напряжений |
а ь |
представленная |
|
||||
на рис. 89, |
качественно совпадает |
R 7 5 0 (r0 ,5 ) |
|||||
с результатами, |
полученными при |
||||||
Ік'Р600(г0,Н) |
|||||||
модельных и натурных испыта |
|||||||
ниях металлических винтов. Если |
Г |
||||||
значения напряжений ах, ау, хху, |
№ 5 0 ( г 0,3) |
||||||
действующих вдоль осей упругой |
|
||||||
симметрии материала, приведен |
|
||||||
ных в табл. 26, например, для точ |
Траектория главных напря |
||||||
ки А отложить |
на |
координатных |
|||||
жений в лопасти гребного винта диа |
|||||||
осях поверхности прочности стек |
метром 3 м. |
||||||
лопластика на эпоксидном связую |
|
||||||
щем (см. рис. 46), |
построенной |
для первого октанта пространства |
напряжений, то напряженное состояние окажется опасным. Это зна чит, что поверхности прочности, построенные в четырех октантах пространства напряжений (см. гл. Ill), позволяют оценить, насколько опасно напряженное состояние стеклопластиковой детали.
Предельными называются относительные деформации, соответ ствующие нагрузкам начала разрушения. Значения нагрузок начала разрушения Р для лопастей винтов различных диаметров, а также результаты определения напряжений ах, ау, хху, действующих по
площадкам, перпендикулярным осям симметрии |
материала х и у, |
и главных напряжений а х и а 2 приведены в табл. |
26. |
159