ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Использование датчиков повреждений для прогнозирования остаточного ресурса конструкций из "Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках (БР) " Расчетные методы определения накопленного к некоторому моменту времени усталостного повреждения позволяют оценить долговечность конструкции и ее остаточный ресурс, если будут заданы вероятностные характеристики процесса нагружения. При этом усталостная долговечность конструкции определяется по величине усталостного повреждения v = 1, а остаточный ресурс — по остаточному усталостному повреждению v,, = 1 — vj (vj — усталостное повреждение, накопленное к моменту времени t). [c.178] Определяющие процесс нагружения корреляционные функции и энергетические спектры вычисляются обычно по результатам эксплуатационных испытаний единичных конструкций. Эти испытания проводятся для всех наиболее характерных условий и режимов работы. Доля времени работы на каждом из возможных режимов эксплуатации учитывается при формировании усредненного расчетного процесса нагружения. Получаемые усредненные оценки долговечности и остаточного ресурса существенно отличаются от реальной долговечности и реального остаточного ресурса для данного конкретного экземпляра конструкции, так как для него режим нагружения может существенно отличаться от усредненного режима нагружения. [c.178] Простейший вариант использования датчиков для диагностирования остаточного ресурса состоит в сопоставлении происшедшего изменения их электрического сопротивления с критическим значением этого сопротивления, соответствующего моменту разрушения конструкции. Критическое значение определяется для данной серии датчиков при тарировочных испытаниях на образцах в лабораторных условиях. Обычно используются фольговые и полупроводниковые датчики [5, 10]. Критическое изменение их электрического сопротивления составляет 3—10 % от их начального сопротивления. Вид зависимостей AR = f(N, е) (где — число циклов нагружения е амплитуда деформаций в месте установки датчика) показан на рис. 17.1. Крестиками обозначены моменты разрушения образцов. Критическое значение А7 р можно рассматривать как константу датчиков, значения которой не зависят от истории нагружения. Эта константа имеет некоторый статистический разброс, вероятностные характеристики которого также определяются по результатам тарировочного эксперимента. В результате испытаний обычно обнаруживается порог чувствительности датчиков, который определяет нижний уровень деформаций, при котором еще происходит изменение их электрического сопротивления по мере увеличения числа циклов нагружения. [c.179] Другой вариант использования датчиков накопления повреждений состоит в определении вероятностных характеристик процессов нагружения и в последующем расчете остаточного ресурса. [c.179] Функция / (i ), л ) определяется по тарировочным графикам, показанным на рис. 17.1. В рассматриваемом случае доведение образцов до разрушения не требуется. [c.179] Непосредственно по тарировочным графикам определяется функция г]) = г (л , N). Дифференцируя ее по N, получаем ij) = = ij) (л , N). Подставив в полученное соотношение решенйе уравнения = v ) (л , N) относительно N, получим функцию / (г 5, х). [c.179] Поэтому целесообразна следующая постановка задачи. Пусть по изменению сопротивления Л з датчика, происходящему за относительно большое число циклов нагружения Nq, требуется оценить нагруженность конструкции. В этом случае промежуточные значения величины не регистрируются и могут быть любыми (рис. 17.3). [c.180] Соотношения (17.3) и (17.4) представляют собой систему двух уравнений с двумя неизвестными Nq и а. Чтобы решение этой системы было единственным, необходимо, чтобы эти уравнения были функционально независимыми, о накладывает определенные ограничения на вид функций (- ) и р х, а). В частности, функция /з (х) должна иметь порог чувствительности х . [c.181] Этот случай распределения амплитуд соответствует гауссовскому стационарному процессу нагружения. [c.182] Таким образом, получим систему двух уравнений для определения двух неизвестных No и а. [c.182] Описанная выше методика оценки нагруженности конструкций может быть использована для полигонных и стендовых ресурсных испытаний. Таким испытаниям подвергаются практически все модели металлоконструкций транспортных машин типа автомобилей и тракторов [34, 45]. Число нагружений регистрируется либо в виде числа переездов препятствий на полигонах, либо в виде часов работы на стендах. Использование мультипликаторов в этих случаях становится излишним. Непосредственно из уравнений (17.6) или (17.8) при заданном значении Л о определяется параметр распределения амплитуд напряжений а, по которому можно сделать сравнительную оценку долговечности испытываемых конструкций. [c.182] Вернуться к основной статье