ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Программирование режимов нагружения при испытаниях на усталость Спектры эксплуатационных нагрузок и методы составления испытательных программ из "Машины и приборы для программных испытаний на усталость " Исследование характеристик сопротивления усталости образцов и натурных деталей машин при нестационарном нагружении является необходимым условием совершенствования методов и уточнения результатов расчетной и экспериментальной оценки долговечности деталей, работающих при изменяющихся циклических нагрузках. Такие исследования связаны с испытаниями Деталей машин и образцов при программируемых режимах, моделирующих процессы эксплуатационного нагружения. [c.16] Развитие методов моделирования эксплуатационных нагрузок при испытаниях на усталость идет по двум основным направлениям. Первое направление характеризуется тем, что программной режим моделирует осредненные по времени распределения величин одного или нескольких параметров циклов нагружения реального процесса. В соответствии со вторым направлением моделируются основные закономерности процессов изменения нагрузок во времени. [c.16] Характер изменения нагрузок предопределяет методику проведения экспериментального исследования, анализа и моделиро.-вания процесса. В связи оо спецификой программных испытаний нестационарные процессы нагруженности подразделяют на периодические и случайные. К периодическим относят процессы, в которых величины параметров простых или сложных циклов нагружения повторяются с определенной закономерностью нестатического характера. В процессах случайного типа чередование циклов нагружения с различными значениями параметров подчиняется вероятностным законам. [c.17] Основным требованием к информации о нагруженности является точность определения действующих нагрузок. При экспериментальных исследованиях это требование удовлетворяется выбором соответствующей аппаратуры и длительности измерений на каждом режиме работы изучаемого объекта (машины, конструкции).. Когда изменение нагрузок имеет периодический характер, длительность тензоизмерений должна соответствовать не менее чем трем—шести полным периодам нестационарного процесса [17, 22]. Для процессов случайного типа точность определения действующих нагрузок может быть обеспечена представительной информацией в объеме, достаточном для установления статистических закономерностей изменения нагрузок,[11, 25, 27], Предполагая, что данные о нагруженности деталей представлены в наиболее полном и наглядном виде, т. е. в форме записей изменения нагрузок на осциллографной ленте, киноленте, рассмотрим методику проведения их анализе. [c.17] Одним из основных этапов анализа является схематизация, заключающаяся в замене действительного процесса некоторым условным, в котором отражены только основные свойства нестационарного режима. Все второстепенные факторы, существенно усложняющие программные испытания, но не влияющие (или оказывающие незначительное влияние) на сопротивление усталости, исключаются. Ниже приведены допущения, общие для различных методов схематизации. [c.17] Схематизировано полигармонический процесс представлен на рис. 3, б моногармоничЛкой кривой с амплитудой а а=1,25 Оа и средним значением Jm=—0,5 Яа. Аналогичные упрощения могут быть сделаны при анализе более сложных периодических процессов полигармонического состава. [c.18] Дальнейшее изложение материала настоящей главы строится на основе того, что обработка экспериментальных данных о нагруженности производится разрядным методом. [c.20] Методы однопараметрической схематизации позволяют представить изучаемый процесс в виде спектра изменения одного параметра цикла нагружения — амплитуды нагрузки. [c.20] Предложен ряд методов однопараметрической схематизации [29, 41], большая часть которых основана на формальных соображениях и не подкреплена экспериментальными данными, поэтому ограничимся рассмотрецием только двух методов схематизации, нашедших достаточно широкое применение при обработке записей нестационарных процессов [10, 26, 42]. [c.20] Полуциклы с равными амплитудами объединяются попарно в полные циклы. Число циклов нагрузок равно количеству максимумов на кривой записи процесса. [c.21] Для выявления общих закономерностей пользуются методами выравнивания эмпирических распределений, подбирая к ним теоретические распределения. Этим обеспечивается возможность типизации спектров и их экстраполяции в область малых вероятностей и на весь ресурс работы детали. Схема подбора аналитических зависимостей, описывающих эмпирические распределения, и проверка их соответствия достаточно полно рассмотрены в работах по теории вероятностей и математической статистике [21, 15, 34], а также в работах по анализу эксплуатационных нагрузок [II, 14, 24, 25]. [c.22] Некоторые функции распределений, описывающие спектры эксплуатационных нагрузок деталей машин, представлены графически (рис. 11) в виде плотностей вероятности (кривые / и 2) и в интегральной форме (кривые 3 и 4). Штриховыми линиями показано нормальное распределение, сплошными — логарифмически нормальная функция. [c.23] На рис. 10 сплошными линиями изображены теоретические распределения плотности (кривая 3) и интегральной вероятности (кривая 4), аппроксимирующие эмпирические спектры. При сопоставлении спектров амплитуд нагрузок, полученных при однопараметрической схематизации случайных процессов, видно, что распределения, схематизированные по максимумам, располагаются в области более высоких нагрузок и характеризуются большим повреждающим усталостным воздействием, чем распределения, схематизированные по размахам. С этой точки зрения рассмотренные методы схематизации могут быть охарактеризованы как предельные, поскольку повреждающее действие спектров, полученных другими методамй, имеет промежуточное значение. [c.23] Причины различия интенсивности спектров при схематизации случайных процессов разными методами в зависимости от типа процесса рассмотрены ниже более подробный анализ приведен в работе [25]. [c.23] Схематизированные по методу максимумов спектры амплитуд напряжений могут быть получены с помощью зависимостей теории случайных стационарных функций [2, 41] расчетные предпосылки этой теории применительно к многопараметрической схематизации случайных процессов приведены в работе [2]. [c.25] Полуциклы с равными амплитудами и средними значениями объединяются попарно в циклы и группируются по величинам параметров. На рис. 13 представлены систематизированные по амплитудам и средним значениям нагрузки. Числа циклов нагружения с i-й амплитудой Oat и /-м средним обозначены через iiij. Совокупность значений этих параметров и соответствующих частот tiij или частостей рц их появления образует двумерное распределение, которое может быть описано двумерной функцией. Ф((Та, СГт) или функциями ЧаСТНЫХ Ф(аа),.Ф(ат) и условных Ф(с1а/сГт), Ф((Тт/сТа) распределений. [c.25] Частное распределение второй случайной величины — средней нагрузки циклов — определяется аналогичным способом. Циклы нагружения группируются по величинам средних значений нагрузок mj, а частости вычисляются по формулам. (11.23) и (11.24), в которых индекс i заменяется индексом /. В левой части рис. 15 изображены частные эмпирические распределения (спектры) амплитуд 1 и средних значений 3 циклов нагружения нестационарного процесса. Кривыми 2 тл 4 обозначены функции-теоретических распределений. В соответствии с выражением (11.22) графическое или аналитическое задание этих двух частных распределений полностью определяет функцию двумерного распределения совокупности стохастически независимых случайных величин. [c.27] Последовательности числовых значений частот в каждой горизонтальной или вертикальной графе представляют собой эмпирические ряды условных распределений соответственно амплитуд и средних нагрузок циклов. [c.28] Повто рив указанную операцию, можно выделить компоненты олее высоких порядков (третий компонент обозначен на рис. 16, б штрих-пунктирной линией). [c.29] Вернуться к основной статье