ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод сеток из "Моделирование при изучении прочности конструкций " НИИ неравномерностей при деформировании, обусловленных неоднородностью свойств материала по объему. В подобных случаях весьма эффективным является моделирование, использующее методы сеток. Эти методы позволяют решать задачи о пластическом деформировании элементов сложной формы при больших деформациях, дости-гаюш,их предельных значений, при которых наступает разрушение. Для этих задач экспериментальные методы являются наиболее достоверными и наглядными. [c.35] Суть метода сеток заключается в том, что на поверхность модели, которая обычно изготавливается из того же материала, что и реальное изделие (иногда используется другой материал), наносится сетка с заданными параметрами. В процессе деформирования образца, включая деформирование его поверхности, сетка искажается в той же мере, что и поверхность. Измеряя искажение элементов сетки, можно судить об упругих и пластических деформациях модели. Преимуш,ество метода — наглядность, достоверность, сравнительная простота, возможность исследования всего поля деформации и кинетики процесса пластического деформирования вплоть до разрушения. Возможность перерывов в испытаниях при разных степенях деформации с производством необходимых измерений позволяет установить количественные закономерности местной пластической деформации в различных участках и особенно в зонах концентрации деформации. Имеется также возможность изучения кинетики изменения концентрации напряжений при нагружении образца. Недостатки метода малая чувствительность при измерении деформаций менее 5% возможность изучения деформаций, как правило, только на поверхности. [c.35] Кроме этих основных типов, встречаются сетки из концентрических окружностей, с постоянным или переменным шагом, сетки радиальных линий и т. д. [c.35] В отличие от нормальных касательные сетки при своем деформировании вместе с материалом отражают в большей мере процесс сдвига, который может быть измерен при деформировании образца. Изменение начального прямого угла между линиями сетки непосредственно характеризует величину пластического сдвига. Другие преимущества касательных сеток — уменьшение влияния кривизны йоверхности на результаты измерений и возможность непосредственного изучения отклонения направлений линий сетки при деформировании от направления наибольших касательных напряжений. [c.36] Третий тип сеток удобен в тех случаях, когда направление главных напряжений заранее неизвестно. Окружности деформируются в эллипсы, оси которых указывают на искомые направления наибольших деформаций (главных напряжений). Такие сетки особенно удобны при изучении деформирования образцов со значительной концентрацией деформаций. Преимуществом этих сеток является возможность непосредственного измерения пластического сдвига по перемещению точек соприкосновения окрул ностей, а также возможность изучения кинетики расхождения направлений главных и наибольших деформаций. Размер ячеек сеток обычно 0,25—15 мм. База 0,25—1 мм используется для изучения деформаций, превышающих 5%. [c.37] В сетке, состоящей из соприкасающихся окружностей, измеряют длину осей эллипсов и и их направление. [c.37] Целесообразность использования метода сеток, его надежность и точность во многом зависят от технологии и качества нанесения сеток. Сетка не должна давать повреждений на поверхности металла. Это особенно важно при изучении деформирования высокопрочных малопластичных материалов. Известны следующие методы нанесения делительных сеток кернение, нацарапывание или нарезание линий алмазным либо каким-либо другим инструментом, фотометод, метод травленных сеток, метод накатанных сеток и др. [c.37] Основными недостатками методов кернения и нацарапывания являются малая точность и повреждение поверхности, деформация которой подлежит изучению. Нанесенные таким образом риски могут вызвать весьма существенное местное перераспределение деформаций и напряжений, что не может не отразиться на качестве исследований. [c.37] Известны методы хромирования промежутков эмульсионной сетки, позволяющие получить жаростойкие делительные сетки. [c.38] Метод напыленных сеток используется для нанесения сеток с базой 0,4—0,04 мм. При этом толщина напыленного слоя составляет всего 0,1—0,005 мм. Преимуществом таких сеток является то, что поверхность исследуемого металла не подвергается никаким повреждениям. [c.39] Технологический процесс нанесения такой сетки заключается в том, что на полированную и очищенную поверхность накладывают трафаретную сетку из меди, никеля или других металлов, а затем модель с трафаретной сеткой помещают в специальную вакуумную печь, приспособленную для напыления металлов, имеющих невысокую температуру плавления (золото, сурьма и др.). [c.39] Метод накатывания сеток с помощью тангиров основан на использовании широко применяемых в полиграфической промышленности тангирных сеток. Тангир представляет собой тонкую желатиновую пленку, натянутую на деревянную раму. На поверхности тангиров нанесен рельефный рисунок сетки. База такой сетки может быть любой, нижний предел достигает 0,15 мм. Толщина линий находится в пределах 0,02—0,06 мм. Тангир покрывают тонким слоем типографской краски с помощью валика, изготовленного из желатина. Сначала краску наносят тонким слоем на специальную зеркальную поверхность, затем этот слой раскатывают валиком. Валик покрывается ровным слоем краски, которую и переносят на тангир. Благодаря большой эластичности желатина тангир также покрывается весьма равномерным слоем краски. Далее тангир накладывают рельефной стороной на исследуемую поверхность модели и притирают другим упругим валиком. Рисунок с тангира переходит на поверхность модели. Используя медленно сохнущие типографские краски, можно получить делительные сетки, которые сохраняют пластичность в течение нескольких месяцев. Накатанные сетки деформируются вместе с образцом, сохраняя непрерывность и четкость линий при любой степени деформации. Метод тангиров можно применять только для полированных плоских поверхностей. Недостаток метода в трудоемкости процесса накатывания и большой чувствительности его к фиксированию положения тангира и модели. Этот метод требует специального оборудования. [c.39] Метод накатывания сеток с помощью металлических матриц хорошо отработан Я. Б. Фридманом и его учениками [69]. Металлическая матрица представляет собой цинковое клише делительной сетки. Сначала на листе ватмановской бумаги в крупном масштабе 10 1 или более вычерчивают тушью сетку. Точность будущей сетки зависит от точности оригинала. [c.39] Модели могут быть как плоскими (плоские и призматические образцы), так и цилиндрическими. В последнем случае образец и валик сводятся вместе по образующим. При вращении печатного валика под действием сил трения при легком прижиме образец вращается в обратную сторону, подставляя чистую полированную обезжиренную поверхность под соответствующий участок печатного алика. Модели с накатанными сетками иногда покрывают прозрачным пластичным лаком, главршм образом в тех случаях, когда возможны контактные нагружения, могущие размазать или повредить сетку. Для предотвращения возможности размазывания краски образцы как покрытые лаком, так и не покрытые сушат при немного повышенной температуре. [c.40] С помощью делительных сеток изучалась неоднородность упругих пластических деформаций. [c.40] Один из первых экспериментов такого рода был выполнен в 1878 г. Е. Винклером. Изучалось влияние надреза на распределение упругих деформаций по сечению при растяжении. На плоские резиновые образцы с двусторонним надрезом тушью с помощью рейсфедера наносилась линейная сетка с базой 6 мм. [c.40] Образец нагружался растягивающим усилием, по изменению расстояний между линиями судили о продольных удлинениях (рис. 10). Было установлено, что, несмотря на равномерность дефор-мации по сечению вдали от надрезов, в зоне надреза эпюра удлинений имела параболический характер. Удлинение в вершине надреза на 30% превышало величину удлинений в средней части образца. [c.40] В работе [69] описаны результаты исследования возможности использования резины в качестве материала моделей, имитирующих работу металлических конструкций. Опыты проводились Столлом на стержнях с центральным отверстием, болтовых соединениях и образцах с боковыми надрезами разной формы. Для моделей использовалась резина толщиной 1 мм. Делительная сетка, нанесенная тушью, имела базу 2 мм (рис. 12). [c.41] Более тщательные исследования деформации в зоне концентраторов на резиновых моделях были проведены Тумом и Федерном [69]. На основании анализа деформированного состояния им удалось наглядно и убедительно объяснить причину возникновения всплеска напряжений в зоне вершины надреза. Они показали, что в средней продольной полосе удлинение распределяется равномерно, а около самого надреза полоса удлиняется больше. Участки образца, расположенные выше и ниже надреза, не удлиняются, так как находятся в ненагруженных зонах. [c.42] На основании работ по применению резиновых моделей Тумом и Федерном был сделан вывод о целесообразности их использования с целью получения количественных оценок только для плоских задач при малых деформациях. [c.42] Вернуться к основной статье