close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Лиман Алексей Сергеевич. Исследование и диагностика структурно-механических свойств металлических оболочек при пропорциональных траекториях нагружения в пространстве напряжений

код для вставки
Аннотация
Актуальность
данной
выпускной
квалификационной
работы
заключается в исследовании и изучении перспективной области науки,
вызывающей огромный интерес в настоящее время. Исследование в области
взаимосвязи между магнитными характеристиками объекта, а именно
параметрами собственных магнитных полей рассеяния, возникающих на
поверхности
образца,
и
механическими
характеристиками
объекта
исследования является чрезвычайно важным этапом понимания процессов
протекающих в материале и дальнейшего создания моделей материала и
теорий
его
поведения.
Магнитные
характеристики
регистрируются
непосредственно на реальном объекте, отражающие реальное состояние
объекта на момент проведения исследования.
Современные
методы
технической
диагностики
структурно-
механического состояния конструкционных материалов имеют значительный
арсенал различных физических методов и средств, которые позволяют
ставить проблему определения механических характеристик материала. В
этом аспекте особое место занимает создание модельных представлений и
развитие методов измерения структурных напряжений.
Выпускная
квалификационная
работа
содержит
введение,
аналитический раздел, конструкторскую часть, технологическую часть,
научно-исследовательскую часть и список литературы. Пояснительная
записка содержит 74 страниц текста. Презентация содержит 8 слайдов.
Annotation.
The relevance of this final qualifying work is the study and study of a
promising field of science, which is of great interest at the present time. Research
in the field of the relationship between the magnetic characteristics of the object,
namely the parameters of the own magnetic fields of scattering occurring on the
surface of the sample, and the mechanical characteristics of the object of study is
an extremely important step in understanding the processes occurring in the
material and further development of material models and theories of its behavior.
Magnetic characteristics are recorded directly on the real object, reflecting the real
state of the object at the time of the study.
Modern methods of technical diagnostics of structural and mechanical state
of structural materials have a significant Arsenal of different physical methods and
tools that allow you to put the problem of determining the mechanical
characteristics of the material. In this aspect, a special place is occupied by the
creation of model representations and the development of methods for measuring
structural stresses.
The final qualifying work contains an introduction, an analytical section, a
design part, a technological part, a research part and a list of references. The
explanatory note contains 74 text page. The presentation contains 8 slides.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 8
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ............................................................................ 9
1.1
Понятия простое и сложное нагружения ................................................. 9
1.2
Обзор экспериментальных установок на сложное нагружение .......... 12
1.2.1 Комплекс СН-ЭВМ ................................................................................ 12
1.2.2 Instron модель 8874 .................................................................................. 4
1.2.3 Испытательная система Bi-00-701 фирмы Biss .................................... 5
1.2.4 Универсальная испытательная машина СНТ........................................ 6
1.2.5 Универсальная испытательная машина СДТ ...................................... 21
1.3
Краткие теоретические сведения о материалах с Эффектом Памяти Формы
(ЭПФ)..................................................................................................................... 5
1.4
Краткие сведения о методе магнитной памяти (ММП) металла ........... 9
1.4.1 Основные положения ММП ................................................................... 9
1.4.2 Физические основы ММП..................................................................... 31
1.4.3 Методика контроля и обработки результатов контроля .................... 33
1.4.4 Краткие сведения о приборе ИКН-1М-4 ................................................. 5
2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ .......................................................................... 7
2.1 Построение 3d-Моделей .............................................................................. 38
2.2 Расчет распределения напряжений в ПП Solid Works ............................. 42
4 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ .................................................. 7
4.1 Постановка задачи ......................................................................................... 7
Подп. и дата
Взам. инв. №
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.......................................................................... 5
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Инв. № подп.
Изм. Кол.уч. Лист № док.
Зав. кафедр. Паничкин А.В.
Н.контр.
Руководитель Ределин Р.А.
Консультант
Дипломник Лиман А.С.
Подпись
Дата
Пояснительная записка
Стадия
Лист
У
6
Листов
ФГБОУ ВО «ОГУ имени
И.С. Тургенева»
4.2 Экспериментальное исследование материала Cu 12%Al 4%Mn ............... 7
4.3 Методика проведения эксперимента ...................................................... 51
4.4 Программы испытаний 1.1-1.3 и 2.1- 2.3 ................................................ 52
4.5 Полученные данные по программам испытаний 1.1-1.3 и 2.1-2.3......... 7
4.6 Анализ результатов по программам испытаний 1.1-1.3 и 2.1-2.3. ....... 62
4.7 Программы испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1-5.3. ...................................... 3
4.8 Полученные данные по программам испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1-5,3.
............................................................................................................................. 4
4.9 Анализ результатов по программам испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1-5,3.
........................................................................................................................... 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 74
Подп. и дата
Взам. инв. №
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Инв. № подп.
Изм. Кол.уч. Лист № док.
Зав. кафедр. Паничкин А.В.
Н.контр.
Руководитель Ределин Р.А.
Консультант
Дипломник Лиман А.С.
Подпись
Дата
Пояснительная записка
Стадия
Лист
У
7
Листов
ФГБОУ ФГБОУ ВО «ОГУ
имени И.С. Тургенева»
ВПО «Госуниверситет УНПК» АСИ, кафедра
Введение.
Тема выпускной квалификационной работы посвящена методам
исследования
и
диагностике
структурно-механических
свойств
металлических оболочек при пропорциональных траекториях нагружения в
пространстве напряжений.
Аналитический раздел диплома содержит краткие сведения о понятиях
простого и сложного нагружения; установках, способных реализовывать
нагружение образцов; сведения о методе магнитной памяти (ММП) металла
и его применении.
Конструкторская часть дипломного проекта состоит в модернизации
универсальной экспериментальной машины на сложное нагружение и
термоциклирование (УИМ СНТ), а именно в разработке новой оснастки для
проведения испытаний на образцах, изготовленных из Cu 12%Al 4%Mn, в
выполнении конструкторских чертежей деталей, а также в выполнении
расчета распределения напряжений в оснастке в ПП Solid Works.
Технологическая часть включает разработку технологии изготовления
образцов из Cu 12%Al 4%Mn.
Четвертый раздел содержит методику и результаты исследования
механических, либо структурно-механических свойств материала Cu 12%Al
4%Mn.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
8т
1 Аналитический раздел.
1.1 Понятия простое и сложное нагружения.
Существует два вида нагружения тел: простое и сложное.
Нагружение называется простым в случае, если все компоненты
тензора
напряжений
возрастают
пропорционально
одному
общему
параметру, например, времени. Иначе нагружение называется сложным.
Термин «сложное нагружение» был введен А.А. Ильюшиным.
Примером простого нагружения может служить цилиндрическая
трубка, находящаяся
под действием равномерного осевого растяжения и
кручения.
Рисунок 1.1 – Трубка.
В случае если геометрические параметры позволяют принять трубку за
тонкостенную
, (где R – радиус срединной поверхности,
-
толщина стенки), то напряженное состояние в ней можно считать плоским.
Нормальное
и касательное напряжения определяются соответственно:
(1.1.1)
При изменении внешних воздействий осевой нагрузки Р и крутящего
момента
, пропорционально одному параметру, например , реализуется
простое нагружение, а именно, компоненты тензора напряжений изменяются
пропорционально этому же параметру
. Очевидно, что простому
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
9т
нагружению
соответствует
простая
пропорциональная
траектория
нагружения, представляющая собой в поле напряжений луч. Траектория 1
(Рисунок 1.2) – траектория соответствующая простому нагружению –
пропорциональная траектория нагружеия.
Рисунок 1.2 – Простая траектория нагружения – лучевая или пропорциональная
траектория нагружения.
Примером сложного нагружения может служить тонкостенная трубка,
к
которой
вначале
нормальные
прикладывается
напряжения.
Далее,
осевая
осевая
прикладывается крутящий момент
нагрузка
нагрузка
Р,
создающая
фиксируется
и
В процессе приложения крутящего
момента величина нормальных напряжений, вызванных предварительным
растяжением, остается постоянной, а величина касательных напряжений
возрастает от нуля до некоторого значения, определяемого значением
прикладываемого крутящего момента.
Отсюда можно сделать вывод, что в поле напряжений имеем ту же
точку А, что и в предыдущем опыте, но попадаем в нее по двухзвенной
траектории с ортогональным изломом (траектория 2, рисунок 1.3). В этом
случае реализуется сложное нагружение.
В точку А также можно попасть, если вначале закрутить трубку, а затем
растянуть (траектория 3, рисунок 1.3), либо осуществить произвольную
траекторию нагружения (траектория 4, рисунок 1.3).
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
10
т
Траектории 2-4 (Рисунок 1.3) – траектории соответствующие сложному
нагружению.
а)
б)
с)
Рисунок 1.3 – Сложные траектории нагружения .
До
тех
пор,
пока
материал
работает
в
упругой
области,
последовательность его нагружения неважна, так как имеет место
однозначное
соответствие
между
напряжениями
и
деформациями,
независимо от способа их создания. Но если материал находится за
пределами упругости, в упругопластической области, то становится важным
и напряженное состояние в точках, и траектория нагружения вызвавшая его.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
11
т
1.2 Обзор экспериментальных установок на сложное нагружение.
1.2.1 Комплекс СН-ЭВМ.
В Тверском Государственном Техническом университете на кафедре
«Сопротивление материалов, теории упругости и пластичности» имеется
созданный коллективом кафедры автоматизированный испытательный
комплекс СН-ЭВМ на сложное трехпараметрическое мягкое и жесткое
нагружение: растяжение-сжатие, кручение, внутреннее давление. При
лаборатории имеется мастерская по изготовлению оснастки и образцов для
испытаний.
Автоматизированный
комплекс
СН-ЭВМ
позволяет
проводить
исследование механических свойств конструкционных материалов для
широкого круга процессов деформирования в сложных экстремальных
условиях эксплуатации машин, аппаратов и конструкций.
Рисунок 1.4 - Расчетно-экспериментальный комплекс СН-ЭВМ.
Экспериментальные испытания производятся на трубчатых стальных
образцах.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
12
т
Рисунок 1.5 - Экспериментальный образец и установленный на нем тензометрический
преобразователь деформаций .
Расчетно-экспериментальный
комплекс
СН-ЭВМ
позволяет
производить различные экспериментальные испытания и расчеты в том числе
по следующим программным траекториям:

По четырехзвенной плоской ломаной траектории;

По сложной многозвенной траектории, содержащей прямолинейные
участки и участок многозвенной траектории постоянной кривизны;

По траектории вида правильного многоугольника;

По криволинейным траекториям вида центральной развертывающейся и
свертывающейся архимедовой спирали.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
13
т
1.2.2 Instron модель 8874.
Модель Instron 8874 – двухосная настольная сервогидравлическая
(сервопривод - механический привод с автоматической коррекцией
состояния
через
внутреннюю
отрицательную
обратную
связь,
в
соответствии с параметрами, заданными извне) испытательная система с
совмещенным динамическим приводом на верхней траверсе для испытаний
с осевым смещением и скручиванием. Данная модель оснащена
точно
выровненной рамой с двумя колоннами и низким основанием с Т-слотом,
отвечающая широкому ряду требований по проведению статических и
динамических испытаний.
Программное обеспечение Console позволяет полностью управлять
системой от ПК.
Рисунок 1.6 – Аксиально-крутильная сервогидравлическая тест-система
мощностью до 25 кН и 100 Нм .
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
14
т
Технические характеристики стандартной конфигурации:

Крутящий момент ±100 Нм (880 дюйм-фунтов);

Осевая сила до ±25 кН (5620 фунтов силы);

Запатентованная
технология
датчика
нагрузки
Dynacell,
компенсирующая
инерционные
нагрузки,
вызванные
тяжелыми
захватами и приспособлениями;

Встроенное основание с Т-слотом для монтажа оснастки при проведении
испытаний биомедицинских материалов и компонентов;

Изменяемое по высоте рабочее пространство;

Широкий
выбор
захватов,
приспособлений
и
аксессуаров
для
растяжения-скручивания.
1.2.3 Испытательная система Bi-00-701 фирмы Biss.
Bi-00-701 это системы для испытаний при сложном напряженном
состоянии предоставляют возможность проведения испытаний на прочность,
долговечность и механику разрушения при совместном действии осевой
нагрузки и крутящего момента.
Рисунок 1.7 - Сервогидравлическая машина Bi-00-701 фирмы BiSS.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
15
т
Технические характеристики стандартной конфигурации:

Крутящий момент ±1 кНм;

Осевая нагрузка ±100 кН;

2-х колонная жесткая силовая рама;

Удобное для пользователя программное обеспечение MTL-Windows со
специализированными
использования
прикладными
широкого
диапазона
программами;Возможность
приспособлений,
захватов
и
аксессуаров;

Дополнительная
возможность
измерять
сигналы
до
12
каналов
тензодатчиков, установленных на самом образце;

Энергоэкономичный насос с серво-управлением подачи и давления,
низкий уровень шума;

Возможность использования широкого диапазона приспособлений,
захватов и аксессуаров;

Возможность программирования пользователем.
Область применения:
• Испытания стальных труб и стержней;
• Испытания низкопрочных материалов;
• Испытания на мало- и многоцикловую усталость;
• Биомеханические испытания;
• Механика разрушения при действии осевой нагрузки и крутящего момента.
1.2.4 Универсальная испытательная машина СНТ.
Универсальная испытательная машина на сложное нагружение и
термоциклирование – УИМ СНТ способна осуществлять всевозможные
траектории
нагружения
образцов
в
поле
напряжений.
Образцы,
испытываемые в УИМ СНТ, изготавливаются на заводах по специальным
заказам.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
16
т
Данная установка (рисунок 1.8) выполнена на базе пресса ОМ30М и
предназначена для проведения исследований на трубчатых тонкостенных
металлических образцах в условиях сложного нагружения.
Технические характеристики стандартной конфигурации:

Осевая нагрузка ±100 кН;
Комбинирование растяжения (сжатия) с кручением;


Осуществление произвольных траекторий нагружения в пространстве
напряжений при мягком режиме нагружения;

Изучение влияние скорости деформирования на свойства материала;

исследование ползучести материалов;

изучение функционально-механических свойств материала в режиме
сложного нагружения при термоциклировании.

Предельный крутящий момент – 200 Нм;

Предельная нагрузка нагружения – 30 кН;

Тип силоизмерителя – тензорезисторный;

Питание от сети – 380 В;

Площадь занимаемая машиной – 4 м2;

Высота исполнительной установки – 1,6 м;

Автоматизированная
система
управления
и
регистрации
экспериментальными данными на основе ПО Trace Mode и приборов
OWEN;

Модуль термоциклирования и задания температуры в интервале от 20ºС
до 200ºС;

Вариация скоростей нагружения.
Блок связи СНТ с ПК
Универсальная испытательная машина СНТ состоит из двух основных
частей:
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
17
т

комплекс измерительно–регистрирующей аппаратуры;
механическая часть, выполняющая деформирование образца.

Механическая часть УИМ включает:

рабочая часть 1;

механизм нагружения крутящим моментом 2;

механизм нагружения осевой силой 3;
станина 4.

Рисунок 1.8 – Универсальная испытательная машина СНТ:
1
– рабочая часть, 2– блок кручения, 3 – привод растяжения, 4 – станина.
Комплекс измерительно–регистрирующей аппаратуры и аппаратуры
управления УИМ СНТ предназначен для автоматизации процесса измерения
и управления УИМ СНТ, осуществляется:

Измерение значений деформаций, напряжений и температуры;

Управления блоком термоциклирования;

Управления блоком растяжения (осевой нагрузки);

Управление блоком кручения;

Экспорт измеренных величин в базу данных MS Access.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
18
т
Измерительный блок содержит: динамометр измерения осевой силы и
крутящего момента, датчики угловой и линейной деформации, термопару,
модуль аналогового ввода ОВЕН МВА8, преобразователь интерфейса
RS485-RS232 OWEN АС-3М.
Блок управления содержит: модуль дискретного вывода МУ-110,
нагревательный элемент термоциклирования и поддержания постоянной
температуры, вентилятор охлаждения, мотор-редуктор нагружения осевой
силой, два привода нагружения крутящим моментом.
Все перечисленные приборы для удобства перемещения и соединения
их в единую систему (рисунок 1.9).
Рисунок 1.9 – Структурная схема измерительно-регистрирующей аппаратуры и
аппаратуры управления.
ПО TRACE MODE
УИМ СНТ оснащена интегрированная информационная система для
управления различного рода производствами – ПО Trace Mode.
С помощью ПО Trace Mode решена проблема управления УИМ СНТ в
реальном времени. Таким образом, УИМ автоматизирована с помощью
программного комплекса TRACE MODE, приборов OWEN и полностью
управляется с ПК.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
19
т
Проведение и контроль эксперимента с помощью ПО Trace Mode
выполняется в реальном времени непосредственно с оборудованного
рабочего места:

Управление
всеми
блоками
установки
(включение/отключение)
производится вручную или автоматически при достижении определенной
указанной величины; все значения, фиксируемые датчиками установки
СНТ, выводятся на экране ПК;

Программа
производит
автоматическое
построение
необходимых
графических зависимлстей.
Погрешность измерений составляет около 0,1%. Также программируемая
среда TRACE MODE позволяет создавать необходимые траектории
нагружения и деформирования.
Рисунок 1.10 – Рабочее окно.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
20
т
1.2.5 Универсальная испытательная машина СДТ.
Универсальная испытательная машина на сложную деформацию и
термоциклирование
-
УИМ
СДТ
способна
с
высокой
точностью
осуществлять траектории нагружения образцов в поле напряжений любой
сложности.
Универсальная испытательная машина СДТ (рисунок 1.11) выполнен
на базе пресса ОМ30М и предназначен для проведения исследований на
трубчатых тонкостенных металлических образцах в условиях сложного
нагружения.
Универсальная испытательная машина СДТ состоит из двух основных
частей:

Комплекс измерительно–регистрирующей аппаратуры;

Механическая часть, выполняющая деформирование образца.
Рисунок 1.11 – Универсальная испытательная машина СДТ.
Технические характеристики стандартной конфигурации:

Предельный крутящий момент – 800 Нм;

Предельная сила нагружения – 30 кН;
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
21
т

Питание от сети – 220 В;

Система нагружения с постоянной скоростью деформирования;

Тип силоизмерителя – тензорезисторный;

Потребляемая мощность – 2 кВт;

Площадь занимаемая машиной – 4 м2;

Высота установки –1,6 м;

Автоматизированная
система
управления
и
регистрации
экспериментальными данными на основе ПО LabView2009;

Модуль термоциклирования и задания температуры в интервале от 20ºС
до 200ºС;

Вариация скоростей нагружения;

Реализация различных видов траекторий нагружения:
a) в пространстве напряжений (мягкий режим),
b) в пространстве деформаций (жесткий режим).
Измерительная система предназначена для регистрации информации о
состоянии образца во время проведения испытаний.
Данная система включает:

Узел измерения напряжений;

Узел измерения деформаций (линейной и угловой);

Узел измерения температуры.
LabView – среда графического программирования, которая позволяет
разрабатывать прикладное программное обеспечение для организации
взаимодействия с измерительной и управляющей аппаратурой, сбора,
обработки и отображения информации и результатов расчетов, а также
моделирования как отдельных объектов, так и автоматизированных систем в
целом. В LabVIEW программы создаются в виде графических диаграмм,
подобных обычным блок-схемам.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
22
т
УИМ СДТ механизирована и ее управление осуществляется на ПК. На
рисунке 1.12 представлена панели управления УИМ, позволяющая управлять
всеми процессами при испытаниях и параллельно получать результаты в
виде графиков.
Рисунок 1.12– Интерфейс программы
где 1 –
блок загрузки начальных значений и загрузки файлов траекторий
нагружения;
2 – блок управления нагрузкой и деформацией;
3 – контролер нагрева;
4 – устройство вывода графиков деформаций и напряжений;
5 – устройство вывода графикой деформаций и температуры.
Устройство
сбора
данных
NI
USB-6008, внешний
вид
которого
представлен на рисунке 1.13 и которым оснащена УИМ СДТ, присоединяется
к компьютеру посредством интерфейса full-speed USB и содержит 8 каналов
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
23
т
ввода аналоговых сигналов (AI), 2 канала генерации аналоговых сигналов
(AO), 12 каналов цифрового ввода/вывода (DIO) и 32-разрядныйсчетчик.
NI USB-6008 обладает основными функциональными возможностями по
сбору данных, такими как простая регистрация данных, портативные
измерения и научные лабораторные эксперименты.
Рисунок 1.13 – Внешний вид устройства сбора данных
NI USB-6008.
Программный комплекс позволяет производить построение требуемых
графических зависимостей, по данным поступающим с датчиков. На USB6008
поступают аналоговые сигналы с деформометров, динамометра,
термопары посредству использования тензорезисторов. Полученные сигналы
обрабатываются и используются для построения требуемых графических
зависимостей и расчета необходимых параметров. В обратном направлении
также с помощью USB-6008
с персонального компьютера поступают
сигналы, содержащие в себе значения параметвов (напряжений, деформаций,
температуры и т.д ), которые должны поддерживаться в соответствии с
задачей, реализуемой в соответствующем опыте. Включение и выключение
элементов
установки
в
реальном
времени
также
осуществляется
непосредственно с ПК.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
24
т
1.3 Краткие теоретические сведения о материалах с Эффектом Памяти
Формы (ЭПФ).
Отличительной особенностью материалов, обладающих эффектом памяти
формы, является их способность восстанавливать значительные неупругие
деформации.
Для них типично наличие двух состояний: высокотемпературного и
высокосимметричного
(аустенитного),
низкосимметричного
(мартенситного),
а
также
низкотемпературного
различающихся
и
кристаллической
структурой.
В процессе фазовых превращений при переходе из одного состояния в
другое, у такого рода материалов могут проявляться свойства такие, как, например,
пластичность превращения, возврат накопленных неупругих деформаций,
резиноподобная упругость и т.д.
1)Пластичность прямого мартенситного превращения.
Мартенситные реакции ненагруженного макроскопически изотропного
тела сопровождаются, только дилатацией (дилатация – расширение чеголибо). Но если образец напряжен, то при его охлаждении через интервал
температур прямой мартенситной реакции накапливается деформация в
сторону приложенного усилия. Это явление изображено на рисунок 1.14 в виде
графической зависимости сдвиговой деформации
от температуры Т, . В
данном случае к сплаву, находящемуся в аустенитном состоянии при
температуре ТА > Ак вначале прикладывали касательное напряжение
что привело к упругой деформации
Далее, при
.
=const сплав охлаждают до температуры устойчивости
мартенсита, т.е. до Т* <
к.
При охлаждении от ТА до температуры
изменение деформации практически отсутствует, но, с
деформация заметно увеличивается до температуры Т
сплав приобретает дополнительную деформацию
момента Т= *,
, и к этому моменту
. Дальнейшее охлаждение
почти не сказывается на деформации, находящейся на уровне, близком к
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
,
Подпись Дата
.
Лис
25
т
В области малых и средних по величине напряжений при любых видах
нагружения деформация пропорциональна напряжению. После снятия нагрузки она
слегка уменьшается на величину упругой составляющей.
Рисунок 1.14 – Зависимость накапливаемой деформации от температуры при
охлаждении из аустенитного состояния сплава Ti-51 т. % Ni под напряжениями
(1) и 350
(2). Эффект пластичности превращения.
Данный феномен называют пластичность превращения (в данном случае
пластичность прямого мартенситного превращения). Явление типично для любых
реакций, в том числе и диффузионной природы. Однако у никелида титана и
многих других композициях явление имеет место только при охлаждении. У
сплавов, которые не подверженны кристаллохимическим реакциям, пластичность
превращения отсутствует.
2) Мартенситная неупругость или ферроупругость
Рассмотрим диаграмму изотермического деформирования сплава,
находящегося в мартенситном состоянии.
Пусть
сплав
температуры Т <
образовываться
вначале
К.
охладили
от температуры Т>АК
Если после этого его нагружать, то вначале будет
только
упругая
деформация. Затем
критического напряжения - фазового предела текучести
возникает и неупругая деформация. Напряжение
нарастает
с
до
определенным
при
достижении
- наряду с упругой
деформирования
далее
темпом, характеризуемым коэффициентом
деформационного упрочнения. При разгрузке возвращается только упругая
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
26
т
деформация.
Описанное
явление
иллюстрируется
диаграммой
" и представлено на рисунке 1.15.: участок
"
АВ соответствует упругому нагружению, а СД - упругой разгрузке, после
которой сохраняется остаточная деформация
.
Рисунок 1.15 – Кривая изотермического растяжения сплав Ti-54% Ni при 293К.
Данное явление называют мартенситной неупругостью
(иногда
ферроупругостью). По характеру кривая АВСД напоминает аналогичную для
обычных материалов, способных к пластическому течению. Хотя если для
"обычных" материалов пластическая деформация не ограничена или завершается
разрушением, то в рассмотренном примере имеется некоторое предельное ее
значение
, которое достигается при характеристическом напряжении
.
При дальнейшем росте напряжений снова наблюдается лишь упругость, а затем
либо разрушение, либо обычная пластичность.
Фазовый предел текучести вблизи температуры
н
минимален, и сильно
увеличивается как при понижении, так и при повышении температуры. Для
большинства сплавов значение
ограничено величиной 5-10 %.
3) Эффект памяти формы
В случае если сплав с обратимыми мартенситными реакциями, получивший
деформацию
, как на рисуноке 1.14, или
деформации будут восстанавливаться,
как
, как на рисунке 1.15, нагреть, то
изображено
Возврат начинается при достижении некоторой температуры
–
на
рисунке 1.16.
, а завершается
. Возврат происходит независимо от того действуют или нет и какой
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
27
т
именно величины или "направления" напряжения при нагреве. Описанное явление
возврата неупругих деформаций получило название эффекта памяти формы.
Термин "форма" применяют для того, чтобы подчеркнуть, что возврат
деформаций происходит при любых видах деформирования (например, при
изгибе).
Рисунок 1.16 – Зависимость деформации от температуры при нагреве из мартенситного
состояния сплава Ti-54aт.%Ni под напряжениями т=50 (1) и 350
(2) (эффект памяти
формы).
4) Эффект многократно обратимой (двусторонней) памяти формы
Пластичность превращения (ПП) при охлаждении,
и память формы
(ПФ) при нагреве можно воспроизводить многократно. Термоциклирование при
фиксированном уровне напряжением порождает характерный термомеханический
гистерезис рисунке 1.17 называют эффектом многократно обратимой памяти
формы.
Деформация
на рисунке 1.17 зависит от значения прикладываемых
напряжений. Уникально, что деформация отлична от нуля и при
=0
,
т.е. при термоциклировании ненапряженных объектов, в так называемом
свободном состоянии.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
28
т
Первоначально образцы были охлаждены от Тд>Ак под этими же
напряжениями, что привело к накоплению деформаций сдвига
Рисунок 1.17 - Зависимость деформации от температуры в третьем цикле нагрев охлаждение образца из сплава Ti-50%Ni после предварительного растяжения его на 10,8%
(эффект многократно обратимой памяти формы).
1.4 Краткие сведения о методе магнитной памяти (ММП) металла
1.4.1 Основные положения ММП
Зоны
концентрации
напряжений
(ЗКН)
являются
основными
источниками возникновения повреждений в работающих конструкциях, в
которых процессы коррозии, усталости и ползучести развиваются наиболее
интенсивно. Определение ЗКН – одна из важнейших задач диагностики
оборудования и конструкций.
В ЗКН происходит изменения свойств металла, которые предшествуют
эксплуатационному
намагниченность
повреждению.
металла,
Соответственно,
отображающая
фактическое
изменяется
напряжённо-
деформированное состояние оборудования и конструкций.
На сегодняшний день успешно внедряется на практике принципиально
новый
метод
диагностики
оборудования
и
конструкций
–
метод
неразрушающего контроля (НК) – метод магнитной памяти (ММП) металла.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
29
т
Преимущества нового метода диагностики, по сравнению с известными
методами неразрушающего контроля (НК), следующие:

Применение
ММП
не
требует
специальных
намагничивающих
устройств, так как используется явление намагничивания узлов
оборудования и конструкций в процессе их работы;

Места КН от рабочих нагрузок, заранее не известны и определяются в
процессе их контроля;

Подготовки контролируемой поверхности не требуется;

Контроль
выполняется
приборами,
имеющими
малые
габариты,
автономное питание и регистрирующие устройства;

Специальные
сканирующие
устройства
дают
возможность
контролировать трубопроводы, сосуды, оборудование в режиме экспресс
– контроля со скоростью 100 м/ч с и более.
Главная задача метода МПМ – определение на объекте контроля
наиболее опасных участков и узлов. Большинство металлоконструкций и
оборудования,
действием
изготовленных
рабочих
из
нагрузок
ферромагнитных
подвержены
материалов,
"самонамагничиванию"
под
в
магнитном поле Земли.
Магнитная память металла – последействие, проявляющееся в виде
остаточной намагниченности металла изделий и сварных соединений,
сформировавшейся в процессе их изготовления и охлаждения в слабом
магнитном поле или в виде необратимого изменения намагниченности
изделий в ЗКН и зонах повреждений от рабочих нагрузок.
Метод магнитной памяти металла – метод неразрушающего контроля,
основанный
на
регистрации
и
анализе
распределения
собственных
магнитных полей рассеяния (СМПР) на поверхности изделий с целью
определения зон концентрации напряжений, дефектов, неоднородности
структуры металла и сварных соединений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
30
т
Собственное магнитное поле рассеяния изделия (СМПР) – магнитное
поле рассеяния, возникающее на поверхности изделия в зонах устойчивых
полос скольжения дислокаций под действием рабочих или остаточных
напряжений или в зонах максимальной неоднородности структуры металла
на новых изделиях.
1.4.2 Физические основы ММП
Метод магнитной памяти металла начинает «работать» при 0,3 от
предала текучести данного материала.
В отдельных случаях ММП основан на возникающих в зонах
концентрации остаточных напряжений после их изготовления и охлаждения
в магнитном поле Земли. Механизм формирования реальной магнитной
текстуры происходит во время кристаллизации при охлаждении, как правило,
в слабом магнитном поле Земли. В зонах наибольшей концентрации
дефектов кристаллической решётки (например, скоплений дислокаций) и
неоднородностей структуры образуются доменные границы с выходом на
поверхность изделия в виде линий смены знака нормальной составляющей
СМПР. Эти линии соответствуют сечению детали с максимальным
магнитным
сопротивлением
неоднородности
структуры
и
характеризуют
металла,
то
есть
зону
максимальной
зону
максимальной
концентрации внутренних напряжений (ЗКН).
Например,
растягивающих
если
металл
напряжений,
находится
то
под
зарождение
воздействием
трещин
главных
происходит по
плоскостям, перпендикулярным этим напряжениям. Многолетний опыт
исследования магнитных полей выявил наличие устойчивых линий смены
знака нормальной составляющей напряженности магнитного поля Нр в зонах
развивающихся повреждений металла. Именно этот диагностический
параметр (линия Нр=0) был положен в основу практических методик
контроля оборудования с использованием магнитной памяти металла.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
31
т
В слабом магнитном поле Земли в ЗКН на поверхности объекта
контроля образуется градиент магнитного поля рассеяния, который
фиксируется специализированными магнитометрами. СМПР возникают в
местах скоплениях дислокаций обусловленных закреплением доменных
границ (ДГ), когда эти скопления становятся соизмеримы с толщиной
доменных стенок. СМПР формируются в малом внешнем поле Земли, в
нагруженных конструкциях, когда энергия деформации намного превосходит
энергию внешнего магнитного поля.
При "самонамагничивании" оборудования и конструкций проявляются
различные эффекты магнитострикции. Однако, используется при новом
методе
контроля
последействие
(во
всех
разновидностях
эффектов
магнитострикции), которое проявляется в виде магнитной памяти металла к
фактическим
деформациям
оборудования.
С
явлением
конструкций
повсеместно
и
структурным
изменениям
"самонамагничивания"
борются
в
металле
оборудования
(судостроение,
и
энергетика,
шарикоподшипниковая и другие отрасли). Но это явление используется в
ММП.
На рисунке 1.18 представлена схема проявления магнитоупругого
эффекта, вызывающего рост остаточной индукции (ΔBr - изменение
остаточной индукции; Δσ - изменение циклической нагрузки; Нe - внешнее
магнитное поле). Если в конструкции действует циклическая нагрузка σ, и
есть внешнее магнитное поле (например, поле Земли), то в этом месте
происходит рост остаточной индукции и остаточной намагниченности.,
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
32
т
Рисунок 1.18 – Схема проявления магнитоупругого эффекта
1.4.3 Методика контроля и обработки результатов контроля
Контроль по ММП осуществляется путем измерения магнитного поля
Нр
на поверхности объекта контроля непрерывным или точечным
сканированием датчиком прибора. Датчик располагается перпендикулярно
контролируемой поверхности металла, на которой определяются линии с
нулевым значением поля Нр (Нр= 0).
Линии, на
которых поле Нр изменяет знак на противоположный,
соответствуют линиям концентрации напряжений (ЛКН).
Для
количественной
определяется
градиент
оценки
уровня
(интенсивность
концентрации
напряжений
изменения)
нормальной
составляющей магнитного поля Hv при переходе через линию КН (линию
Нр=0):
Kин 
Н р
2lк
(1.1.2)
где Н р – измение напряженности магнитного поля между точками i–j;
При этом отрезки lк должны быть перпендикулярными к линии Нр=0.
Перпендикулярное расположение отрезков lк по отношению к линии Нр=0
обусловлено их совпадением с направлением максимальных растягивающих
(или сжимающих) напряжений
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
33
т
Далее составляется сводная таблица градиентов, рассчитанных для всех
зон КН, выявленных при контроле, и делается расчет среднеарифметического
значения КЦ для всех зон КН, выявленных на данной поверхности нагрева:
Ксрин 
1 n ij
Kcr
n
i 1
(1.1.3)
где п – количество зон КН.
После того, как определено значение Ксрин из всех ЗКН, выявленных при
контроле, выделяются две-три зоны КН с самыми большими значениями
ин
максимального градиента поля Кmax
, и находится отношение:
ин
Кmax
m  ин
Kcr
Известно,
что
значение
(1.1.4)
характеризует
mпр
деформационную
способность металла на стадии упрочнения перед разрушением.
Определяют показатель mnp в лабораторных исследованиях в условиях
статического и/или циклического нагружения образца, изготовленного из той
же марки стали, что и трубы ПН.
При испытаниях образца определяют на поверхности образца градиент
нормальной составляющей К в 
Н р
соответствующей пределу текучести, и
l
соответствующие пределу прочности К Т 
m
Н р
:
l
Кв
Kт
(1.1.5)
где К Т – максимальное значение градиента при нагрузке равной
пределу текучести,
К в – максимальное значение градиента при нагрузки равной пределу
временного сопротивления (образование шейки).
Если это отношение т превышает некоторое предельное значение mпр,
то
можно
делать
вывод
о
состоянии
металла,
предшествующему
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
34
т
повреждению трубы в зоне КН, имеющей самое большое значение градиента
поля.
1.4.4 Краткие сведения о приборе ИКН-1М-4
ИКН-1М-4 – прибор, предназначенный для измерения, регистрации и
обработки
результатов
диагностики
напряженно-деформированного
состояния оборудования и конструкций с использованием ММП.
По
принципу
измерений
прибор
ИКН-1М-4
является
специализированным четырехканальным феррозондовым магнитометром.
По величине и характеру изменения нормальной составляющей вектора
напряженности магнитного поля рассеяния Нр, измеряемого прибором над
поверхностью
методикам
оборудования,
контролируемых
оцениваются:
структурные
объектов,
по
специализированным
напряженно-деформированное
изменения
металла,
и
состояние
выявляются
поверхностные и подповерхностные дефекты.
Рисунок 1.19 - Приборе ИКН-1М-4.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
35
т
Таблица 1.4.1 - Общие технические характеристики приборов типа ИКН.
Диапазон измерения величины Нр
± 2000 A/м
Основная относительная погрешность измеряемого
магнитного поля для каждого канала, не более
5%
Относительная погрешность измеряемой длины, не
более
5%
Минимальный / максимальный шаг сканирования
(расстояние между двумя соседними точками
измерений поля и длины)
1 / 128 мм
Максимальная скорость сканирования при шаге 1 мм
0,2 (0,5) м/с
Скорость передачи данных на компьютер через
RS232
115 кбод
Потребляемая мощность
0,8-3,0 ВxА
Рабочий температурный диапазон
15°С...+55°С
Диапазон относительной влажности
45% - 85%
Для
обработки
специализированный
результатов
программный
ММП-контроля
продукт
для
используется
IBM-совместимых
компьютеров – "MMП-Система".
Для контроля различного оборудования разработаны различные типы
специализированных сканирующих устройств и датчиков.
В данном дипломном проекте использовался двухканальный датчик без
счета длины. Контроль проводился по численным значениям напряженности
поля рассеяния в точке контроля.
Рисунок 1.20 - Двухканальный датчик без счета длины для прибора ИКН-1М-4.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
36
т
2 Конструкторская часть
Конструкторская часть включает в себя модернизацию универсальной
испытательной
машины
на
сложное
нагружение
с
возможностью
термоциклирования - УИМ СНТ (рисунок 2.1), расчет распределения
напряжений создаваемой оснастки при чистом кручении, а также выполнение
чертежей образцов Cu 12%Al 4%Mn, динамометра и захватов, используемых
при проведении научно-исследовательских работ (НИР).
Рисунок 2.1 – Универсальная испытательная машина СНТ.
Модернизация включает в себя:
1) выполнение принципиально новых чертежей в программном
комплексе KOMPAS-3D:
a. образец;
b. захваты верхние;
c. захват нижний;
d. динамометр;
e. переходник;
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
37
т
2) построение
3d-моделей
принципиально
новых
чертежей
в
программном комплексе SolidWorks:
a. образец;
b. захваты верхние;
c. захват нижний;
d. динамометр;
e. переходник;
3) в
программном
комплексе
SolidWorks
построение
сборки
перечисленных элементов.
2.1 Построение 3d-Моделей
Образец представляет собой тонкостенную трубку, изготовленной из
материала с эффектом памяти формы – Cu 12%Al 4%Mn, имеющей толщину
стенки δ = 2 мм, радиус срединной поверхности R = 8 мм, длину рабочей
части l = 45 мм.
Для крепления нового образца в установку и возможности регистрации
прикладываемых к нему усилий была разработана документация для
изготовления переходника сталь 45 , верхнего захвата сталь 45 , нижнего
захвата сталь 45 а также динамометра сталь 45.
Чертежи были выполнены в программном комплексе Компас3d и
прилагаются к дипломному проекту.
На рисунках 2.2-2.6 представлены 3d-модели заданных элементов.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
38
т
Рисунок 2.2 – 3d-Модель образца
Рисунок 2.3 - 3d-Модель переходника
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
39
т
а)
б)
Рисунок 2.4 - 3d-Модели верхнего захвата (а,б)
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
40
т
Рисунок 2.5 - 3d-Модель нижнего захвата
Рисунок 2.6 - 3d-Модель динамометра
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
41
т
2.2 Расчет распределения напряжений в ПП Solid Works
Расчет распределения напряжений при чистом кручении оснастки
(рисунок 2.7) произведен в программном комплексе Solid Works.
Рисунок 2.7 – 3d-Модель оснастки (сборка).
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
42
т
Методика проведения расчета.
1. Построить в программном комплексе Solid Works каждый из
элементов сборки.
2. Указывая необходимые сопряжения, такие как параллельность,
концентричность, совпадение и т.д., объединить детали в сборку.
3. В продукте SolidWorks Office выбираем COSMOSWorks, в котором
производим статическое исследование для расчета распределения
напряжений.
4. Выбираем в качестве материала образца требуемый сплав магния, в
качестве материала остальных деталей – сталь 45.
5. Далее жестко закрепляем крышку верхнего захвата.
6. К нижней части динамометра прикладываем крутящий момент
200 Нм.
7. Создаем сетку на твердом теле.
8. Производим расчет.
9. Просматриваем
полученные
результаты:
распределение
напряжений, рассчитанных по 4-ой теории прочности – теории
Губера-Мизеса.
10.Делаем вывод, производя анализ полученного распределения.
Полученное распределение напряжений представлено на рисунке 2.8.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
43
т
Рисунок 2.8 – Распределение напряжений по Мизесу
Вывод: анализируя полученные результаты, делаем вывод о том, что в
случае чистого кручения
исследуемого объекта наблюдается однородное
распределение напряжений рабочих областей образца и динамометра.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
44
т
3 Технологическая часть
Рисунок 3.1 – Образец Cu 12%Al 4%Mn.
Таблица 3.1 - Технология изготовления образца
Цех
1
1.
Механосборочн
ый (МСЦ
2. Отдел
технического
контроля (ОТК)
Операци
Оборудование
я
2
3
Заготовит Ленточно-пильный
ельная
станок;
Штангенциркуль
ШЦ-I-0-150 ГОСТ
166-89
Контроль Измерительный
ная
инструмент по
операциям
3.
Токарная
Инструментальн
ый участок (ИУ)
Токарновинторезный;
Сверло Ø14мм
ГОСТ 10903-77;
Сверло
центровочное
Ø3,15мм ГОСТ
14952-82;
Резец проходной
R3;
Резец подрезной;
Штангенциркуль
Процесс
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
4
Установить, закрепить,
снять
Отмерить, отрезать
заготовку детали круг Ø
22мм , L 102мм
Контролировать
геометрические размеры
по предыдущей
операции
Установить, закрепить
заготовку в 3-х
кулачковом патроне по
центру, снять
Подрезать торец Ø 22мм,
L 1мм
Точить Ø22мм до Ø20,
выдержав от торца 27мм,
R2 и угол в 30° и точить
Ø18.
Центрировать, сверлить
сквозное отверстие Ø
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
45
т
ШЦ-I-0-150 ГОСТ
166-89
4. Отдел
технического
контроля (ОТК)
Контроль Измерительный
ная
инструмент по
операциям
5.
Сверлиль ВертикальноИнструментальн ная
сверлильный
ый участок (ИУ)
станок;
Сверло Ø4мм
ГОСТ 10903-77;
Штангенциркуль
ШЦ-I-0-150 ГОСТ
166-89
6. Отдел
технического
контроля (ОТК)
7.
Механосборочн
ый (МСЦ)
Контроль Измерительный
ная
инструмент по
операциям
Слесарна Напильник
я
8. Отдел
технического
контроля (ОТК)
Контроль Измерительный
ная
инструмент по
операциям
14мм.
5. Расточить отверстие на
длину 19 мм Ø14,5 (под
резьбу)
6. Нарезать резьбу М16х1,5
7. Переустановить, зажать
за Ø20мм, L15мм,
поджать центром задним
8. Подрезать торец Ø 22мм,
L 1мм
9. Точить Ø22мм до Ø20, L
40мм, выдержав от торца
27мм, R2 и угол в 30° и
точить Ø18.
10.Расточить отверстие на
длину 19 мм Ø14,5 (под
резьбу)
11.Нарезать резьбу М16х1,5
1. Контролировать
геометрические размеры
по предыдущей
операции
1. Установить в тиски,
закрепить, снять
2. Сверлить сквозное
отверстие Ø4 мм,
выдержав межосевое
расстояние от торца 10
мм.
3. Переустановить, зажать.
Сверлить сквозное
отверстие Ø4 мм,
выдержав межосевое
расстояние от торца 10
мм.
1. Контролировать
геометрические размеры
согласно чертежу
1. Снять заусенцы на
выходе отверстий Ø4мм
с внутренней стороны
(на резьбе)
1. Контролировать
геометрические размеры
согласно чертежу
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
46
т
4 Научно-исследовательская часть
4.1 Постановка задачи
Исследовать механическое поведение материала Cu 12%Al 4%Mn при
различных сложных траекториях нагружения в поле напряжений по
программам испытаний, представленным на рисунках 4.1 и 4.2 при разном
фазовом составе: мартенситном – точка 1, аустенитном – точка 2,
двухфазном – точка 3
4.2 Экспериментальное исследование материала Cu 12%Al 4%Mn
1)
Выполнить программы испытаний 1.1, 1.2, 1.3 (рисунок 4.1):
нагружение образца только крутящим моментом
до 31
, 62
уровней интенсивности напряжений с
, 93
последующей разгрузкой
, поддерживая при этом нулевое значение
осевого усилия при следующих фазовых составах:
a)
мартенситный,
b)
аустенитный,
c)
двухфазный 50% мартенсита + 50% аустенита – переход
Мартенсита в Аустенит (М–А),
d)
двухфазный 50% мартенсита + 50% аустенита – переход
Аустенита в Мартенсит (А–М);
2)
Выполнить программы испытаний 2.1, 2.2, 2.3 (рисунок 4.2):
нагружение образца только крутящим моментом
стрелки) до -31
, -62
, -93
с последующей разгрузкой
(против часовой
уровней интенсивности напряжений
, поддерживая при этом нулевое значение
осевого усилия при следующих фазовых составах:
a)
мартенситный,
b)
аустенитный,
c)
двухфазный 50% мартенсита + 50% аустенита – переход
Мартенсита в Аустенит (М–А),
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
47
т
d)
двухфазный 50% мартенсита + 50% аустенита – переход
Аустенита в Мартенсит (А–М);
3)
Построить следующие графические зависимости: линейная
деформация - интенсивность касательных напряжений и угловая деформация
- интенсивность касательных напряжений для каждого фазового состояния;
4)
Проанализировать
полученные
результаты
по
программам
испытаний 1.1-1.3 и 2.1-2.3: составить сводную таблицу значений величин
касательных напряжений, линейной и угловой деформаций для каждого
фазового состояния (таблица 4.1);
5)
Сделать выводы по программам испытаний 1.1-1.3 и 2.1- 2.3,
опираясь на значения составленной сводной таблицы;
6)
Выполнить программы испытаний 3.1- 3.3; 4.1-4.3 и 5.1-5.3:
нагрузить по соответствующей кривой, заданной в поле напряжений.
Перечисленные программы выполнить при следующих фазовых составах:
a)
мартенситный,
b)
аустенитный,
c)
двухфазный 50% мартенсита + 50% аустенита – переход
Мартенсита в Аустенит (М–А),
d)
двухфазный 50% мартенсита + 50% аустенита – переход
Аустенита в Мартенсит (А–М);
7)
Построить следующие графические зависимости: линейная
деформация - интенсивность касательных напряжений и угловая деформация
- интенсивность касательных напряжений для каждого фазового состояния;
8)
Проанализировать
полученные
результаты
по
программам
испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3 и 5.1-5.3: составить сводную таблицу значений
величин касательных напряжений, линейной и угловой деформаций для
каждого фазового состояния (таблица 4.2);
9)
Сделать выводы по программам испытаний 3.1-3.3; 4.1- 4.3 и 5.1-
5.3, опираясь на значения составленной сводной таблицы.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
48
т
Рисунок 4.1 – Программы испытаний 1.1 – 1.3 и 2.1 – 2.3
Рисунок 4.2 – Программы испытаний 3.1 – 3.3, 4.1 – 4.3, 5.1 – 5.3
Образец выполнен в виде тонкостенной трубки, изготовленной из
материала с эффектом памяти формы – Cu 12%Al 4%Mn, имеющей толщину
стенки δ = 2 мм, радиус срединной поверхности R = 8 мм, длину рабочей
части l = 45 мм. Геометрические параметры объекта исследования
представлены на рисунке 4.3. Внешний вид объекта исследования и его 3dМодель представлены на рисунке 4.4.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
49
т
Рисунок 4.3 – Чертеж образца.
а)
б)
Рисунок 4.4 – Образец Cu 12%Al 4%Mn.
а) фотография реального образца; б) 3d-Модель образца
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
50
т
4.3 Методика проведения эксперимента
1. Отобрать необходимое количество образцов из партии для
проведения испытаний.
2. Установить образец, изготовленный из материала Cu 12%Al 4%Mn.
3. Проверить целостность всех электропитающих проводов УИМ СТД.
4. Подключить УИМ СТД, регистрирующую аппаратуруграммный
продукт Trace Mode к сети питания.
5. Проверить функционирование каждого из отдельных узлов УИМ
СНТ, провести тарировку.
6. Настроить программный продукт Trace Mode для проведения
испытаний:
a. вводятся тарировочные коэффициенты;
b. устанавливается диапазон измеряемых данных и производится
настройка соответствующих графиков;
c. вводятся начальные параметры.
7. Провести эксперимент по программам испытаний рисунок 4.1 и
рисунок 4.2.
8. Сохранить в памяти компьютера машинные графики.
9. Выполнить полное отключение УИМ СТД.
10.Проанализировать полученную информацию, сделать выводы.
Из имеющихся
образцов одной партии произвели отбор одного
образца, который не имеет видимых зрительных дефектов и отклонение
толщины стенки которого в рабочей части 0.05 мм, отклонение остальных
размеров не более 5%.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
51
т
Рисунок 4.5 – Приспособление для проверки толщины.
1. Микрометр.2. Направляющая. 3. Штатив.4. Плита.
4.4 Программы испытаний 1.1-1.3 и 2.1- 2.3
1) Выбрать режим термообработки (рисунок 4.7);
2) Осуществить
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее мартенситное фазовое состояние (рисунок 4.6);
3) Нагрузить образец Cu 12%Al 4%Mn крутящим моментом по часовой
стрелке до уровня интенсивности напряжений в 31
разгрузить до 0
, далее
;
4) Нагрузить образец Cu 12%Al 4%Mn крутящим моментом по часовой
стрелке до уровня интенсивности напряжений в 62
, далее
разгрузить до 0 МПа;
5) Нагрузить образец Cu 12%Al 4%Mn крутящим моментом по часовой
стрелке до уровня интенсивности напряжений в 93
разгрузить до 0
6) Осуществить
, далее
;
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее аустенитное фазовое состояние (рисунок 4.6);
7) Повторить пункты 3-5;
8) Осуществить
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее двухфазное фазовое состояние, переход М-А
(рисунок 4.6);
9) Повторить пункты 3-5;
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
52
т
Осуществить
10)
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее двухфазное фазовое состояние, переход А-М
(рисунок 4.6);
11)
Повторить пункты 3-5;
12)
Повторить пункты 2-10, прикладывая в пунктах 3-5 крутящий
момент противоположного направления – против часовой стрелки.
Испытания проводить по 3 раза для стабилизации диаграмм и большей
точности
получаемых
данных.
Между
опытами
выполнять
термоциклирование в свободном состоянии: из исходного состояния –
комнатная температура
нагреть образец до 160 , снова охладить до
. Каждый раз термоцикл повторять дважды.
Рисунок 4.6 – Графики предварительного температурного воздействия.
Выбираем режим термообработки
С целью создания структуры тонкостенный цилиндрический образец,
обладающей эффектом памяти формы (ЭПФ) и эффектом пластичности
превращения (ЭПП), перед испытанием подвергли термообработке. Схема
выбранного режима термообработки представлена на рисунке 4.7.
В соответствии с рисунком 4.7, образец вместе с печью нагревали до
температуры 8000 С , примерно в течение часа, затем выдерживали 2,5 часа и
производили охлаждение на воздухе. Следующим этапом является нагрев до
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
53
т
температуры 9000С, выдержка 5 минут и закалка в холодную воду при
температуре 2 C 0 .
Рисунок 4.7 – Схема режима термообработки.
После
завершения
процесса
термообработки
термоциклирование образца при чистом сдвиге ( 3   31
произвели
) и выполнили
определение его характеристических температур (рисунок 4.8):
н
 77 0С,
к
 550С, Ан  85 0С, Ак  1070С.
Рисунок 4.8 – Термомеханический гистерезис образца Cu-12%Al-4%Mn
На рисунке 4.8 точка 1 соответствует мартенситному фазовому составу
материала, точка 2 – аустенитному фазовому составу, точка 3 – двухфазному
фазовому составу.
Исходя из полученных выше данных, опыты проводились при
температуре 800С для различных фазовых состояний образца – точки 1,2,3.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
54
т
1 Мартенситное фазовое состояние
Рабочая температура деформирования составляет 800С (рисунок 4.8).
Выход на температуру (рисунок 4.9): нагреваем образец до 1600С, далее
охлаждаем до 300С (чтобы провести термоцикл) и ступенчатым нагревом
увеличиваем температуру до 800С путем понижения напряжения на
нагревающем элементе.
Рисунок 4.9 – Режим предварительного температурного воздействия для выхода в
точку 1– мартенситное фазовое состояние.
2 Аустенитное фазовое состояние
Рабочая температура деформирования составляет 800С (рисунок 4.8).
Выход на температуру (рисунок 4.10): нагреваем образец до 1600С, далее
охлаждаем до 800С путем понижения напряжения на нагревающем элементе
и
в
течение
эксперимента
продолжаем
поддерживать
необходимое
фиксированное значение температуры в 800С.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
55
т
Рисунок 4.10 – Режим предварительного температурного воздействия для выхода в
точку 2– аустенитное фазовое состояние.
3 Переходное фазовое состояние – переход из аустенита в мартенсит
Рабочая температура деформирования составляет 800С (рисунок 4.8).
Выход на температуру (рисунок 4.11): нагреваем образец до 1600С, далее
охлаждаем до 660С, и путем понижения напряжения на нагревающем
элементе увеличиваем температуру до 800С.
Рисунок 4.11 – Режим предварительного температурного воздействия для выхода в
точку 3 справа– двухфазное фазовое состояние
(перехода из аустенита в мартенсит)
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
56
т
4 Переходное фазовое состояние – переход из мартенсита в аустенит.
Рабочая температура деформирования составляет 800С (рисунок 4.8).
Выход на температуру (рисунок 4.12): нагреваем образец до 1600С, далее
охлаждаем до 950С
и путем понижения напряжения на нагревающем
элементе понижаем температуру до 800С.
Рисунок 4.12 – Режим предварительного температурного воздействия для выхода в
точку 3 слева– двухфазное фазовое состояние
(перехода из мартенсита в аустенит).
4.5 Полученные данные по программам испытаний 1.1-1.3 и 2.1-2.3.
Ниже представлены экспериментальные зависимости угловой и
линейной деформации от интенсивности касательных напряженийпри
различных фазовых состояниях: мартенситном, аустенитном и двухфазном,
полученные после обработки в программном комплексе Компас.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
57
т
Рисунок 4.13 – Графики зависимости угловой деформации от интенсивности касательных
напряжений .
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
58
т
Рисунок 4.14 – Графики зависимости линейной деформации от интенсивности
касательных напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
59
т
Рисунок 4.15 – Графики зависимости угловой деформации от интенсивности касательных
напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
60
т
Рисунок 4.16 – Графики зависимости линейной деформации от интенсивности
касательных напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
61
т
4.6 Анализ результатов по программам испытаний 1.1-1.3 и 2.1-2.3.
Таблица 4.1 Сводная таблица полученных величин
Фазовый состав
1 Мартенсит
Интенс.
касат.
напр.
МПа
31
Макс.
угл.
деформ.
%
0.12
Макс.
лин.
деформ.
%
0.095
Интенс.
касат.
напр.
МПа
-31
Макс.
угл.
деформ.
%
0.02
Макс.
лин.
деформ.
%
0.1
2 Аустенит
31
0.17
0.095
-31
0.07
0.1
3Двухфазн. А-М
31
0.11
0.09
-31
0.07
0.1
4 Двухфазн. М-А
31
0.11
0.065
-31
0.07
0.1
1 Мартенсит
62
0.28
0.095
-62
0.12
0.12
2 Аустенит
62
0.34
0.11
-62
0.11
0.15
3Двухфазн. А-М
62
0.28
0.14
-62
0.11
0.16
4 Двухфазн. М-А
62
0.28
0.11
-62
0.11
0.15
1 Мартенсит
93
0.45
0.11
-93
0.19
0.19
2 Аустенит
93
0.58
0.12
-93
0.19
0.22
3Двухфазн. А-М
93
0.5
0.13
-93
0.2
0.2
4 Двухфазн. М-А
93
0.49
0.13
-93
0.19
0.2
1) при одной и той же интенсивности нагрузки материал в аустенитном
фазовом состоянии имеет большие линейные и большие угловые
деформации, чем в мартенситном фазовом состоянии;
2) при переходе А-М и М-А, при равном фазовом составе (50% аустенита + 50% - мартенсита) угловые деформаций при одной и той
же интенсивности нагрузки имеют одинаковую величину, лишь при
отличаются не более чем на 5%;
3) при переходе А-М и М-А, при равном фазовом составе (50% аустенита + 50% - мартенсита) линейные деформации
интенсивности нагрузки
при
и
имеют одинаковую величину,
отличаются не более чем на 30%.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
при
Лис
62
т
4.7 Программы испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1-5.3.
1) Осуществить
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее мартенситное фазовое состояние (рисунок 4.6);
2) Выполнить программы 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1-5.3
(Рисунок 4.17);
3) Осуществить
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее аустенитное фазовое состояние(рисунок 4.6);
4) Повторить пункт 2;
5) Осуществить
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее двухфазное фазовое состояние, переход М-А
(рисунок 4.6);
6) Повторить пункт 2;
7) Осуществить
предварительное
температурное
воздействие,
формирующее двухфазное фазовое состояние, переход А-М
(рисунок 4.6);
8) Повторить пункт 2.
Между опытами выполнять термоцикл в свободном состоянии: из
исходного состояния – комнатная температура
160 , снова охладить до
нагреть образец до
. Каждый раз термоцикл повторять дважды.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
63
т
Рисунок 4.17 – Графики программ испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1- 5.3; график
термомеханического гистерезиса для образца Cu 12%Al 4%Mn.
4.8 Полученные данные по программам испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.15.3
Ниже представлены экспериментальные данные, полученные после
обработки в программном комплексе Компас.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
64
т
Рисунок 4.18 - – Графики зависимости угловой деформации от интенсивности
касательных напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
65
т
Рисунок 4.19 – Графики зависимости линейной деформации от интенсивности
касательных напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
66
т
Рисунок 4.20 – Графики зависимости угловой деформации от интенсивности касательных
напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
67
т
Рисунок 4.21 – Графики зависимости линейной деформации от интенсивности
касательных напряжений.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
68
т
Рисунок 4.22 – Графики зависимости угловой деформации от интенсивности касательных
напряжений
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
69
т
Рисунок 4.23 – Графики зависимости линейной деформации от интенсивности
касательных напряжений
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
70
т
4.9 Анализ результатов по программам испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.15,3.
Таблица 4.2 Сводная таблица полученных величин
при одинаковой интенсивности напряжений при наклоне траектории 30ᴼ, 45ᴼ
градусов материал в аустенитном фазовом состоянии имеет большие
линейные и большие угловые деформации, чем в мартенситном фазовом
состоянии;
1) при одинаковой интенсивности напряжений при наклоне траектории
60ᴼ градусов материал в аустенитном фазовом состоянии имеет
большие линейные деформации, чем в мартенситном фазовом
состоянии;
2) при одинаковой интенсивности напряжений при наклоне траектории
60ᴼ градусов материал в аустенитном фазовом состоянии имеет
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
71
т
большие
угловые
деформации,
чем
в
мартенситном
фазовом
состоянии;
3) при равном фазовом составе (50% - аустенита + 50% - мартенсита) при
одинаковой
интенсивности
напряжений
интенсивности
угловых
деформаций имеют одинаковую величину;
4) при равном фазовом составе (50% - аустенита + 50% - мартенсита) при
одинаковой интенсивности напряжений интенсивности линейных
деформаций отличаются на величину не более 30%.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
72
т
Заключение
В выпускной квалификационной работе проведено:
a. исследование механических характеристик тонкостенных образцов,
изготовленных из сплава Cu 12%Al 4%Mn при сложных и
пропорциональных траекториях нагружения;
b. диагностика и исследование структурно-механических характеристик
металлических
цилиндрических
тонкостенных
образцов,
изготовленных из сплава Cu 12%Al 4%Mn с использованием ММП;
c. получены экспериментальные данные и построены зависимости
линейной деформации от интенсивности касательных напряжений;
d. разработаны оригинальные конструкции захватов и приспособлений
для проведения экспериментальных исследований.
Полученные экспериментальные результаты позволяют с уверенностью
говорить о том, что вид напряженного состояния играет существенную роль
в разрушении образцов. Это целесообразно учитывать при построении
критерия разрушения рассматриваемого материала.
Данные исследования могут быть использованы в различных областях
науки и техники, например в медицине: производство стентов, перчатки,
применяемые в процессе реабилитации , в тепловой сигнализации, пожарной
сигнализации и т.д.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
73
т
Список литературы
1. Власов В.Т., Дубов А.А. Физические основы метода магнитной памяти
металла, М.: ЗАО "ТИССО", 2004, - 424с.
2. Голенков
В.А.,
Малинин
В.Г.,
Малинина
Н.А.
Структурно-
аналитическая мезомеханика и ее приложения.- М.: Машиностроение,
2009, - 635с.
3. Дидик Р.П. Физические основы прочности/ Р.П. Дидик, Э.В. Кузнецов,
В.М. Забара. – Д.: Наука и образование, 2005, - 608с.
4. Дубов А.А., Дубов Ал. Ан., Колокольников С.М. Метод магнитной
памяти металла и приборы контроля. Учебное пособие. М.: ЗАО
"ТИССО", 2008, - 365с.
5. Курмаз Л. В. Детали машин. Проектирование./ Л. В. Курмаз, А. Т.
Скойбеда Справочное издание. – М.:Высш. шк. 2004. – 310с.
6. Лихачев В. А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти формы.– Л.:
Изд-во Ленинградского ун-та, 1987, - 216с.
7. Лихачев В. А., Малинин В. Г., Структурно-аналитическая теория
прочности. С-Пб.: Наука, 1993 – 472с.
8. Лякишев
А.Г.
Методические
Техническая
указания
по
подготовка
выполнению
производства
курсовой
изделия.
работы
и
дипломного проектирования/ А.Г. Лякишев, Т.К. Смородинова, В.М.
Маслов. – Орел.: ОГТУ, 2006, - 67с.
ВКР 150303 .110791/п 00.00 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лис
74
т
5
@
2
. ?
@
8
<
5
=
.
Ra 2,5 ( )
Ç10
Ç18
4 >
B
2
.
4 >
B
2
.
Ç80*
Ç6
75±0,3
20H11
(+0,13)
R3
Ç18,5
!
?
@
0
2
. !
Ç80
26
2,5
37±0,31
9
-
40
1. 202...234 2. 5
C
:
0
7
0
=
=
K
5
?
@
5
4
5
;
L
=
K
5
>
B
:
;
>
=
5
=
8
O
@
0
7
<
5
@
>
2
?
>
H14, h14, ±IT14/2
3. *0
7
<
5
@
4
;
O
A
?
@
0
2
>
:
85
Ra 0,80
=
2
. !?
>
4
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0 7
0
<
. 8
=
2
. !
=
2
. !4
C
1
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0
R3
10H11
(+0,09)
8
B
. 0
A
A
0
0
A
H
B
0
1
5
@
E
=
8
9
7
0
E
2
0
B
1:1
(;
5
2
K
9
)
8
A
B 8
A
B
>
2 1
3
@
.41-
!
B
0
;
L45 !
"1050-2013 "
#
8
<
.
.!
."
C
@
3
5
=
5
2
0
"
7
<
. 8
A
B !4
>
:
C
<
. >
4
?
. 0
B
0
0
7
@
0
1
. 8
<
0
=
.
@
>
2
.
"
.:
>
=
B
@
.
.:
>
=
B
@
.
#
B
2
.
>
?
8
@
>
2
0
;
$
@
>
<
0
B A3
5
@
2
. ?
@
8
<
5
=
.
Ç10
Ç18
4 >
B
2
.
4 >
B
2
.
Ra 2,5 ( )
Ç6
Ç80*
75±0,3
(+0,13)
20H11
Ç95
R3
Ç18,5
!
?
@
0
2
. !
Ç80
26
2,5
37±0,31
85
25
9
30
-
Ç20h11(-0,13)
Ra 0,80
=
2
. !?
>
4
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0 7
0
<
. 8
=
2
. !
=
2
. !4
C
1
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0
R3
1. 202...234 2. 5
C
:
0
7
0
=
=
K
5
?
@
5
4
5
;
L
=
K
5
>
B
:
;
>
=
5
=
8
O
@
0
7
<
5
@
>
2
?
>
H14, h14, ±IT14/2
3. *0
7
<
5
@
4
;
O
A
?
@
0
2
>
:
8
B
. 0
A
A
0
0
A
H
B
0
1
10H11
5
@
E
=
8
9
7
0
E
2
0
B
1:1
(?
@
0
2
K
9
)
8
A
B 8
A
B
>
2 1
3
@
.41-
!
B
0
;
L45 !
"1050-2013 "
#
8
<
.
.!
."
C
@
3
5
=
5
2
0
"
7
<
. 8
A
B !4
>
:
C
<
. >
4
?
. 0
B
0
0
7
@
0
1
. 8
<
0
=
.
@
>
2
.
"
.:
>
=
B
@
.
(+0,09)
40
.:
>
=
B
@
.
#
B
2
.
>
?
8
@
>
2
0
;
$
@
>
<
0
B A3
Ç10
140±0,5
2 >
B
2
.
20±0,2
60h11(-0,19)
2 <
5
A
B
0
Ç95
Ç6
7*
!
?
@
0
2
. !
Ç18
Ç49±0,3
Ç14
Ç6
10
7*
4 >
B
2
.
60
100
9*
15
30±0,2
260
13
Ç95
R7,5
1. 202...234 2. 5
C
:
0
7
0
=
=
K
5
?
@
5
4
5
;
L
=
K
5
>
B
:
;
>
=
5
=
8
O
@
0
7
<
5
@
>
2
?
>
H14, h14, ±IT14/2
3. *
>
?
C
A
:
?
>
7
8
F
8
>
=
8
@
>
2
0
=
8
O
±0,1 <
<
65
15
)
25±0,26
7,5±0,1
=
2
. !?
>
4
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0 7
0
<
. 8
=
2
. !
=
2
. !4
C
1
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0
- Ra 1,6 (
30±0,2
9*
5
@
2
. ?
@
8
<
5
=
.
8
B
. 0
A
A
0
0
A
H
B
0
1
7
<
. 8
A
B !4
>
:
C
<
. >
4
?
. 0
B
0
0
7
@
0
1
. 8
<
0
=
.
@
>
2
.
"
.:
>
=
B
@
.
.:
>
=
B
@
.
#
B
2
.
8
=
0
<
>
<
5
B
@
1:1
8
A
B
!
B
0
;
L45 !
"1050-2013
>
?
8
@
>
2
0
;
8
A
B
>
2 1
3
@
.41-
"
#
8
<
.
.!
."
C
@
3
5
=
5
2
0
"
$
@
>
<
0
B A3
45±0,31
30±0,2
Ç95
10
10±0,1
20
!
?
@
0
2
. !
10±0,1
Ç56±0,3
-
45±0,31
Ç18H11 (+0,11)
5
@
2
. ?
@
8
<
5
=
.
Ra 1,6 ( )
=
2
. !?
>
4
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0 7
0
<
. 8
=
2
. !
=
2
. !4
C
1
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0
Ç6 +0,1
6 >
B
2
.
40
60
1. 202...234 2. 5
C
:
0
7
0
=
=
K
5
?
@
5
4
5
;
L
=
K
5
>
B
:
;
>
=
5
=
8
O
@
0
7
<
5
@
>
2
?
>
H14, h14, ±IT14/2
3. *0
7
<
5
@
4
;
O
A
?
@
0
2
>
:
4. 5
C
:
0
7
0
=
K
5
@
0
4
8
C
A
K
3 <
<
8
B
. 0
A
A
0
0
A
H
B
0
1
7
<
. 8
A
B !4
>
:
C
<
. >
4
?
. 0
B
0
0
7
@
0
1
. 8
<
0
=
.
@
>
2
.
"
.:
>
=
B
@
.
8
6
=
8
9
7
0
E
2
0
B
.:
>
=
B
@
.
#
B
2
.
1:1
8
A
B
!
B
0
;
L45 !
"1050-2013
>
?
8
@
>
2
0
;
8
A
B
>
2 1
3
@
.41-
"
#
8
<
.
.!
."
C
@
3
5
=
5
2
0
"
$
@
>
<
0
B A4
5
@
2
. ?
@
8
<
5
=
.
30Å
!
?
@
0
2
. !
Ç18
19min
2 <
5
A
B
0
27
10±0,1
Ç14
R2
2 @
0
4
8
C
A
0
=
2
. !?
>
4
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0 7
0
<
. 8
=
2
. !
=
2
. !4
C
1
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0
Ra 1,6 ( )
80±0,3
Ç4
45
100
4 >
B
2
.
Ç20
M16E
1,5
2 <
5
A
B
0
5
C
:
0
7
0
=
=
K
5
?
@
5
4
5
;
L
=
K
5
>
B
:
;
>
=
5
=
8
O
@
0
7
<
5
@
>
2
?
>
H14, h14, ±IT14/2
8
B
. 0
A
A
0
0
A
H
B
0
1
7
<
. 8
A
B !4
>
:
C
<
. >
4
?
. 0
B
0
0
7
@
0
1
. 8
<
0
=
.
@
>
2
.
"
.:
>
=
B
@
.
.:
>
=
B
@
.
#
B
2
.
1
@
0
7
5
F
4 !
"
1583-93
>
?
8
@
>
2
0
;
1:1
8
A
B
8
A
B
>
2 1
3
@
.41-
"
#
8
<
. ..!C
"@
3
5
=
5
2
0
"
$
@
>
<
0
B A4
5
@
2
. ?
@
8
<
5
=
.
Ra 3,2 ( )
Ç4
Ç68±0,3
!
?
@
0
2
. !
Ç20H11 (+0,13)
4 >
B
2
.
Ç6
Ç100
4 >
B
2
.
Ç74±0,3
22
=
2
. !?
>
4
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0 7
0
<
. 8
=
2
. !
=
2
. !4
C
1
;
. >
4
?
. 8
4
0
B
0
R7
14
14
30
1. 202...234 2. 5
C
:
0
7
0
=
=
K
5
?
@
5
4
5
;
L
=
K
5
>
B
:
;
>
=
5
=
8
O
@
0
7
<
5
@
>
2
?
>
H14, h14, ±IT14/2
8
B
. 0
A
A
0
0
A
H
B
0
1
7
<
. 8
A
B !4
>
:
C
<
. >
4
?
. 0
B
0
0
7
@
0
1
. 8
<
0
=
.
@
>
2
.
"
.:
>
=
B
@
.
.:
>
=
B
@
.
#
B
2
.
5
@
5
E
>
4
=
8
:
1:1
8
A
B
!
B
0
;
L45 !
"1050-2013
>
?
8
@
>
2
0
;
8
A
B
>
2 1
3
@
.41-
"
#
8
<
.
.!
."
C
@
3
5
=
5
2
0
"
$
@
>
<
0
B A4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования
«Орловский государственный университет
имени И.С. Тургенева»
ИССЛЕДОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК ПРИ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ
ТРАЕКТОРИЯХ НАГРУЖЕНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ НАПРЯЖЕНИЙ.
Выполнил студент группы 41 ПМ
Лиман А.С.
Руководитель кандидат. тех. наук, доцент
Ределин Р.А.
ПОНЯТИЯ ПРОСТОЕ И СЛОЖНОЕ НАГРУЖЕНИЯ
•
Существует два вида нагружения тел:
простое и сложное.
•
Нагружение называется простым в
случае, если все компоненты тензора
напряжений возрастают пропорционально
одному общему параметру, например,
времени. Иначе нагружение называется
сложным. Термин «сложное нагружение»
был введен А.А. Ильюшиным.
Траектории нагружения
ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА
СЛОЖНОЕ НАГРУЖЕНИЕ
Комплекс СН-ЭВМ.
Bi-00-701 фирмы Biss
СНТ
Instron модель 8874.
СДТ
Конструкторская часть
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
Методика
проведения
эксперементов
Таблица результатов по программам
испытаний 1.1-1.3 и 2.1- 2.3
Таблица результатов по программам
испытаний 3.1-3.3; 4.1-4.3: 5.1-5.3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В выпускной квалификационной работе проведено:
- исследование механических характеристик тонкостенных образцов, изготовленных из
сплава Cu 12%Al 4%Mn при сложных и пропорциональных траекториях нагружения;
- диагностика и исследование структурно-механических характеристик металлических
цилиндрических тонкостенных образцов, изготовленных из сплава Cu 12%Al 4%Mn с
использованием ММП;
- получены экспериментальные данные и построены зависимости линейной
деформации от интенсивности касательных напряжений;
- разработаны оригинальные конструкции захватов и приспособлений для проведения
экспериментальных исследований.
Полученные экспериментальные результаты позволяют с уверенностью говорить о том, что
вид напряженного состояния играет существенную роль в разрушении образцов. Это
целесообразно учитывать при построении критерия разрушения рассматриваемого
материала.
Данные исследования могут быть использованы в различных областях науки и техники,
например в медицине: производство стентов, перчатки, применяемые в
процессе реабилитации , в тепловой сигнализации, пожарной сигнализации и т.д.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа