способ определения остаточной деформации
| Классы МПК: | G01B7/16 для измерения деформации твердых тел, например проволочными тензометрами |
| Автор(ы): | Колмогоров С.В., Макаров Ю.Д. |
| Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1992-10-15 публикация патента:
10.02.1997 |
Использование: измерение остаточной деформации изделий на правильных машинах и прессах. Сущность: способ определения величины общей и остаточной деформации включает нагружение изделия возрастающим усилием, измерение усилия и деформации, определение величины жесткости как отношение приращения усилия к приращению деформации для точек кривой нагружения, определение по этому соотношению приращения упругой составляющей деформации в точках кривой нагружения. Согласно изобретению определяют упругий интервал кривой нагружения из условия
Po+
P<P<P-P
где Ро - сила, при которой гарантированно выбраны все зазоры между изделием, опорами и бойком пресса;
P - погрешность измерения силы правки
Pмин.пл. - минимальное значение силы правки, при котором начинается пластическая деформация изгибаемого изделия;
Рi - текущее значение силы;
полученный участок аппроксимируют прямой линией, а жесткость определяют для точек этой прямой и используют для определения приращения упругой составляющей деформации во всех точках кривой, для которых нагрузка превышает верхний предел упомянутого интервала. 1 ил. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Po+
P<PPгде Ро - сила, при которой гарантированно выбраны все зазоры между изделием, опорами и бойком пресса;
P - погрешность измерения силы правкиPмин.пл. - минимальное значение силы правки, при котором начинается пластическая деформация изгибаемого изделия;
Рi - текущее значение силы;
полученный участок аппроксимируют прямой линией, а жесткость определяют для точек этой прямой и используют для определения приращения упругой составляющей деформации во всех точках кривой, для которых нагрузка превышает верхний предел упомянутого интервала. 1 ил. 1 табл.
Формула изобретения
Способ определения общей и остаточной деформации, включающий нагружение изделия возрастающим усилием, измерение усилия и деформации, определение величины жесткости как отношение приращения усилия к приращению деформации для точек кривой нагружения, определение по этому соотношению приращения упругой составляющей деформации в точках нагружения, отличающийся тем, что определяют упругий интервал кривой нагружения из условияPo+
P<PPгде Po сила, при которой гарантированно выбраны все зазоры между изделием, опорами и бойком пресса;
P погрешность измерения силы правки;Pмин.пл. минимальное значение силы правки, при котором начинается пластическая деформация изгибаемого изделия;
Ri текущее значение силы,
аппроксимируют полученный участок прямой линии, а жесткость определяют для точек этой прямой и используют для определения приращения упругой составляющей деформации во всех точках кривой, для которых нагрузка превышает верхний предел упомянутого интервала.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для измерения остаточной деформации изделий на правильных машинах и прессах. Известен способ определения величины остаточной деформации, заключающийся в том, что изделие нагружают возрастающим усилием, измеряют усилие и деформацию, определяют величину жесткости как отношение усилия к деформации на начальном участке нагружения, соответствующем упругим деформациям, определяют по ней величину упругой составляющей для каждой последующей точки кривой нагружения и вычитают ее из измеренного значения деформации для этой точки. Этот способ не обеспечивает точного определения величины остаточной деформации при измерении остаточных деформаций изделий из материалов с упругопластическим характером деформации в начале цикла нагружения. Известен способ определения величины остаточной деформации [2] принятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что изделие нагружают возрастающим усилием, измеряют усилие и деформацию, определяют величину жесткости на начальном участке нагружения, соответствующем упругим деформациям, определяют по ней величину упругой составляющей для каждой последующей точки кривой нагружения и вычитают ее из измеренного значения деформации для этой точки, при этом определяют и сравнивают между собой величины жесткости как отношения приращения усилия к приращению деформации для соседних точек кривой нагружения и максимальное из полученных отношений используют для определения приращения упругой составляющей деформации во всех точках кривой, для которых нагрузка превышает величину нагрузки в точке максимума сравниваемых отношений. Недостатком этого способа является то, что не обеспечивается точное определение величины остаточной деформации, т.к. на результат в значительной степени влияет погрешность измерения усилия и деформации, а также погрешность в определении точки максимальной жесткости, которых может быть несколько. Кроме того, способ не позволяет точно определить общую (упруго-пластическую) деформацию изделия, что необходимо, например, при правке изделия изгибом. Задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении точности определения величины остаточной деформации. Эта задача решается путем повышения точности определения жесткости изделия на упругом участке нагружения, которое достигается тем, что в известном способе определения величины общей и остаточной деформации, включающем нагружение изделия возрастающим усилием, измерение усилия и деформации, определение величины жесткости как отношение приращения усилия к приращению деформации для точек кривой нагружения, определение по этому соотношению приращения упругой составляющей деформации в точках кривой нагружения согласно изобретению определяют упругий интервал кривой нагружения из условияPo+
P<PPгде Po сила, при которой гарантированно выбраны все зазоры между изделием, опорами и бойком пресса;
P погрешность измерения силы правки;Pмин.пл. минимальное значение силы, правки, при котором начинается пластическая деформация изгибаемого изделия;
Pi текущее значение силы. Аппроксимируют полученный участок прямой линией, а жесткость определяют для точек этой прямой и используют для определения приращения упругой составляющей деформации во всех точках кривой. Способ реализуют следующим образом. Изделие устанавливается на опоры правильного пресса. Между опорами, в направлении, обратном исходной искривленности, с помощью бойка изделие нагружается возрастающей силой. В процессе нагружения измеряются текущие значения силы правки и перемещения бойка. По этим значениям определяется величина жесткости изделия на участке его упругого изгиба. Верхний и нижний пределы участка упругого изгиба будут такими:
Po+
P<PPгде Pо сила, при которой гарантированно выбраны все зазоры между изделием, опорами и бойком пресса, определяется исходя из предшествующего опыта правки;
P погрешность измерения силы правки;Pi текущее значение силы;
Pмин.пл. минимальное значение силы правки, при котором начинается пластическая деформация изгибаемого изделия. Исходя из условия равновесия сил и моментов она равна:
где
sмин минимальная величина предела текучести изделия;W момент сопротивления изделия;
Lo расстояние от оси бойка до опор;
lб длина контакта бойка с изделием. На указанном участке упругого нагружения точки измерения силы и перемещения аппроксимируют линейной функцией методом наименьших квадратов. В ходе дальнейшего нагружения изделия в упруго-пластической области определяются текущие значения пластического прогиба как расстояние до прямой упругого изгиба. Общий изгиб изделия (стрела прогиба) определяется как расстояние от точки пересечения прямой упругого изгиба с осью абсцисс (ось перемещений) до текущего значения перемещения бойка. Пример конкретного выполнения. Рельс типа Р65 подается по рольгангу к прессу для правки концов. Перед прессом специальным прибором измеряется длина изогнутого конца рельса и величина отгиба, по которым определяется расстояние между опорами и стрела прогиба на участке между опорами, соответственно 1000 мм и 1.43 мм. После этого рельс устанавливается на опоры пресса и начинает изгибаться с помощью бойка пресса. В процессе изгиба, с помощью специального блока в системе автоматического управления пресса записываются текущие значения силы правки Рi с точностью
20 кН ( 0,05% от величины максимального усилия пресса 4000 кН), а также текущие значения стрелы прогиба рельса fi с точностью 0,1 мм. В упомянутом блоке производятся все вычисления, связанные с определением величины остаточного прогиба. Результаты записи информации о процессе изгиба приведены в таблице. На участке нагружения до 300 кН показатель жесткости самый высокий 294 кН/мм, так как на этом участке происходит выборка зазором между рельсом и опорами, что связано с наличием скрученности (витка) у изгибаемого рельса. Согласно предлагаемому изобретению, для определения необходимой для правки стрелы прогиба, выделяется участок гарантированно упругого изгиба рельса в пределахPo+
P<PPИз опыта эксплуатации известно, что выборка зазоров происходит при силе правки
Po 320 кН
Минимальная сила, при которой начинается пластическая деформация
где
sмин= 800МПа,, W 359 
103 мм3, Lo 500 мм, lб 200 мм. Диапазон упругого изгиба, на котором точки измерения силы и перемещения аппроксимируются линейной функцией будет340 кН < Pi < 1256 кН
Для данного участка методом наименьших квадратов строится уравнение регрессии
P 0,33+257,5 f
т.е. средняя жесткость рельса на участке его упругого изгиба равна 257,5 кН/мм. В процессе дальнейшего изгиба рельса от этой прямой производится отсчет остаточного прогиба рельса. На участке упругого изгиба рельса, определенном согласно изобретению в указанных выше пределах, жесткость рельса будет максимальной (270,2 кН/мм) при изменении силы правки от 400 до 500 кН. Поэтому уравнение прямой упругого изгиба, а значит и жесткость рельса, по способу-прототипу будет значительно отличаться от заявляемого:
Pпрот -21,49+270,2 f
а значит, будет отличаться и результаты определения необходимого для качественной правки остаточного прогиба рельса. Заявляемый способ, по сравнению со способом-прототипом, определяет необходимую величину остаточного прогиба на 18,9% точнее.
Класс G01B7/16 для измерения деформации твердых тел, например проволочными тензометрами
