К.т.н. Пацюк А.Г., Погрецька Я.Ю.

Дніпропетровський національний університет

ВИЗНАЧЕННЯ ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЦИЛІНДРИЧНОЇ ОБОЛОНКИ ПРИ НЕОДНОРІДНОМУ НАВАНТАЖЕННІ

Аналіз напруженого стану елементів натурних конструкцій, як правило, реалізується на основі вимірювання знаходження деформацій на поверхнях об'єктів дослідження. Серед експериментальних методів вимірувимірювання деформацій переважна більшість дослідників віддає перевагу вимірюванням із застосуванням електричних тензометрів опору – тензодатчиків. [1]

Тонкостінні конструкції можуть працювати як при однорідному напруженому стані так і при неоднорідному напруженому стані. [2] Для випробувань процесів роботи при неоднорідному напруженому стані необхідно створити пристрій, який дозволятиме отримати цей стан.

В зв‘язку з цим виникає дві проблеми: створити пристрій для неоднорідного навантаження циліндричної оболонки і зареєструвати та виміряти цей неоднорідний напружений стан циліндричної оболонки.

З огляду на це були поставлені такі задачі: спроектувати пристрій для неоднорідного напруженого стану циліндричної оболонки під дією осьової розтягуючої сили, зареєструвати неоднорідний напружений стан циліндричної оболонки за допомогою метода тензометрії, виміряти деформацію циліндричної оболонки за допомогою тензодатчиків.

Для випробування оболонок на розтяг були виготовлені пристосування, схеми яких показані на рис.1 і рис.2. [3]. Циліндрична оболонка (1) встановлювалася в сталеві торцеві пристосування (3), в яких по внутрішній кромці, що контактує з оболонкою, була виконана вибірка (4) у вигляді кільцевого поглиблення. Оболонка обтискалась по кожному торцю зовні двома півкільцями (5), на внутрішній поверхні яких передбачені виступи (6). При закріпленні півкілець виступ втискав частину поверхні оболонки у вибірку на торцевому пристосуванні. Це закріплення зробило неможливим прослизання оболонки під час прикладення нерівномірної розтягуючої сили.

Необхідне зусилля обтискання досягалося за допомогою болтів (7), встромлених в бічні отвори півкілець. В центрі торцевих пристосувань були зроблені отвори для болтів (8) кріплення вузла для створення ексцентриситету навантаження (9). Останній представляє собою відрізок труби прямокутного перетину з двома подовжніми розпилами (10) на протилежних стінках. У розпили встромлялись болти (8) і (11) для кріплення торцевих пристосувань (3) і захватів (2) до вузла (9). Потім були наклеєні на поверхню оболонки 7 тензодатчиків як показано на рис.3.

Для експерименту були виготовлені циліндричні оболонки з хромонікелевої неіржавіючої сталі Х18Н9Т з геометричними розмірами: робоча довжина 100мм і діаметр 140мм.

Введемо параметріз ексцентриситету , де - відстань від осі оболонки до осі прикладання сили, а - радіус оболонки.

В експерименті параметр ексцентриситету змінювався при неоднорідному навантаженні в діапазоні ступінчато: . Навантаження змінювалось в діапазоні . з

Перед початком випробувань проводилось тарування датчиків. Була взята балка довжиною 131мм, жорстко закріплена на одному кінці та з вільним другим кінцем. На балку був наклеєний тензодатчик на відстані 90мм від жорсткого защемлення (значення відстані рахувалось до центру тензодатчика). За отриманими даними був побудований графік залежності деформації від навантаження (рис.5).

Під час дослідів були отримані результати, за якими були побудовані графіки залежності деформації усіх семи датчиків від прикладеного навантаження.

На діаграмах побудовані залежності деформації оболонки від навантаження при осьовій розтягуючій силі, де (рис.6), з прикладеним ексцентриситетом 0,1; 0,2, та 0,28 (рис.7).

На цій діаграмі можна побачити залежність деформації від навантаження при максимальному ексцентриситеті 0,28 а також момент втрати стійкості при навантаженні 1250H, який зафіксовано 1м датчиком.

Було відмічено, що зі збільшенням параметру ексцентриситету і ,

навантаження збільшувалась неоднорідність навантаження. Це проявлялось в більшій поляризації в зоні стиску і в зоні розтягу.

З наведених результатів видно, що дана методика дозволяє знаходити напружено деформований стан циліндричної оболонки при неоднорідному навантаженні.

Література:

1. А.Кабаясі. Экспериментальна механіка. - Москва, Мир, 1990р.- 615с.

2. Пацюк А.Г. Напружено деформований стан циліндричної оболонки при дії радіальної зосередженої сили. - //Актуальні проблеми механіки суцільного середовища і міцності конструкцій. – Дніпропетровськ, ДНУ, 10.2007р. матеріали наукової конференції. – 211-212с.

3. Пацюк А.Г., Шерстюк Г.Г. Експериментальне дослідження поведінки тонкостінних конструкцій при однорідному напруженому стані. - //Вісник Дніпропетровського університету. Механіка. – Дніпропетровськ, ДНУ, 2005р. том 10/2. – 130-136с.