Определение модуля упругости и коэффициента Пуассона листовых материалов при чистом изгибе тензометрическим методом
- Authors: 1, 1
-
Affiliations:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Issue: Vol 1 (2023)
- Pages: 335-336
- Section: Теоретическая и прикладная механика
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/405442
- ID: 405442
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Упругие постоянные материалы используются в расчетах конструкций на прочность, жесткость, устойчивость, колебания, усталость. Значения этих характеристик могут быть найдены только путем множественных экспериментов. Упругие постоянные не могут находиться с помощью математических и логических расчетов и заключений. Для определения модуля упругости и коэффициента Пуассона проводятся эксперименты на кручение, растяжение, сжатие и изгиб.
Цель — исследование возможностей тензометрического метода в вопросе определения модуля упругости и коэффициента Пуассона, определение влияния прокатки и повышение точности при определении модуля упругости и коэффициента Пуассона.
Методы. Проводилось испытание образцов, выполненных из листовых авиационных материалов (Д16АТ, АМГ6-пр, 1Х18Н9Т, Титан, 30ХГСА, АМГ6-поп, МА-1), на четырехточечный изгиб с измерением деформации тензометрическим методом. Достоинства данного метода заключались в приложении малых усилий к образцу, постоянном поле напряжений на поверхности рабочей части образца, высокоточном измерении деформаций. Предпочтение отдавалось методике, основанной на четырехточечном изгибе образцов. Эксперименты выполнялись с использованием современной многоканальной микропроцессорной тензометрической системы ММТС-64. Для повышения точности измерений были предприняты следующие меры:
Результаты. После проведения эксперимента и последующей статистической обработки (задавались доверительными вероятностями β = 0,90; 0,95; 0,99 и критическим значением tкр = 2,04; 2,36; 3,02) были получены следующие результаты: минимальные, средние и максимальные значения модулей упругости (Емин, Еср, Емакс), приведенные в таблице 1. Выявлено, что направление прокатки влияет на модуль упругости АМГ-6: в продольном направлении модуль упругости выше в 1,07 раза, чем в поперечном направлении.
Таблица 1. Экспериментально определенные значения модуля упругости
Значения модулей упругости | Д16АТ | АМГ-6пр | 1Х18Н9Т | ТИТАН | 30ХГСА | АМГ-6поп | МА-1 | |
β = 0,90, tкр = 2,04 | Е мин, МПа | 0,6920928 | 0,7132569 | 0,1872197 | 0,1070931 | 0,2124301 | 0,6647869 | 0,3944952 |
Е ср, МПа | 0,6938162 | 0,7148407 | 0,1883143 | 0,1074814 | 0,2137656 | 0,6664062 | 0,3949851 | |
Е макс, МПа | 0,6955396 | 0,7164245 | 0,1894088 | 0,1078696 | 0,2151011 | 0,6680255 | 0,3954751 | |
β = 0,95, tкр = 2,36 | Е мин, МПа | 0,69183 | 0,71667 | 0,189581 | 0,107930 | 0,215311 | 0,66828 | 0,39555 |
Е ср, МПа | 0,6938213 | 0,7148449 | 0,1883219 | 0,1074830 | 0,2137756 | 0,6664109 | 0,3949858 | |
Е макс, МПа | 0,69581 | 0,71301 | 0,187052 | 0,107033 | 0,212226 | 0,66454 | 0,39442 | |
β = 0,99, tкр = 3,02 | Е мин, МПа | 0,6912676 | 0,7124980 | 0,1866999 | 0,1069077 | 0,2117965 | 0,6640114 | 0,3942598 |
Е ср, МПа | 0,6938213 | 0,7148449 | 0,1883219 | 0,1074830 | 0,2137756 | 0,6664109 | 0,3949858 | |
Е макс, МПа | 0,6963750 | 0,7171917 | 0,1899439 | 0,1080583 | 0,2157546 | 0,6688103 | 0,3957119 | |
b = 0,90 | Отклонение от среднего | 0,25 | 0,23 | 0,58 | 0,3 | 0,62 | 0,24 | 0,12 |
Среднее значение коэффициента Пуассона | –0,32 | –0,31 | –0,27 | –0,31 | –0,28 | –0,30 | –0,32 |
Выводы. Данная работа позволила с высокой точностью определить модули упругости и коэффициенты Пуассона самых распространенных авиационных материалов (Д16АТ, АМГ6-пр, 1Х18Н9Т, Титан, 30ХГСА, АМГ6-поп, МА-1). Определено влияние прокатки на модуль упругости. Предложенная методика позволяет в соответствие с источником [1] уточнять механические характеристики конкретной партии листового материала и использовать более высокие расчетные значения.
Full Text
Обоснование. Упругие постоянные материалы используются в расчетах конструкций на прочность, жесткость, устойчивость, колебания, усталость. Значения этих характеристик могут быть найдены только путем множественных экспериментов. Упругие постоянные не могут находиться с помощью математических и логических расчетов и заключений. Для определения модуля упругости и коэффициента Пуассона проводятся эксперименты на кручение, растяжение, сжатие и изгиб.
Цель — исследование возможностей тензометрического метода в вопросе определения модуля упругости и коэффициента Пуассона, определение влияния прокатки и повышение точности при определении модуля упругости и коэффициента Пуассона.
Методы. Проводилось испытание образцов, выполненных из листовых авиационных материалов (Д16АТ, АМГ6-пр, 1Х18Н9Т, Титан, 30ХГСА, АМГ6-поп, МА-1), на четырехточечный изгиб с измерением деформации тензометрическим методом. Достоинства данного метода заключались в приложении малых усилий к образцу, постоянном поле напряжений на поверхности рабочей части образца, высокоточном измерении деформаций. Предпочтение отдавалось методике, основанной на четырехточечном изгибе образцов. Эксперименты выполнялись с использованием современной многоканальной микропроцессорной тензометрической системы ММТС-64. Для повышения точности измерений были предприняты следующие меры:
Результаты. После проведения эксперимента и последующей статистической обработки (задавались доверительными вероятностями β = 0,90; 0,95; 0,99 и критическим значением tкр = 2,04; 2,36; 3,02) были получены следующие результаты: минимальные, средние и максимальные значения модулей упругости (Емин, Еср, Емакс), приведенные в таблице 1. Выявлено, что направление прокатки влияет на модуль упругости АМГ-6: в продольном направлении модуль упругости выше в 1,07 раза, чем в поперечном направлении.
Таблица 1. Экспериментально определенные значения модуля упругости
Значения модулей упругости | Д16АТ | АМГ-6пр | 1Х18Н9Т | ТИТАН | 30ХГСА | АМГ-6поп | МА-1 | |
β = 0,90, tкр = 2,04 | Е мин, МПа | 0,6920928 | 0,7132569 | 0,1872197 | 0,1070931 | 0,2124301 | 0,6647869 | 0,3944952 |
Е ср, МПа | 0,6938162 | 0,7148407 | 0,1883143 | 0,1074814 | 0,2137656 | 0,6664062 | 0,3949851 | |
Е макс, МПа | 0,6955396 | 0,7164245 | 0,1894088 | 0,1078696 | 0,2151011 | 0,6680255 | 0,3954751 | |
β = 0,95, tкр = 2,36 | Е мин, МПа | 0,69183 | 0,71667 | 0,189581 | 0,107930 | 0,215311 | 0,66828 | 0,39555 |
Е ср, МПа | 0,6938213 | 0,7148449 | 0,1883219 | 0,1074830 | 0,2137756 | 0,6664109 | 0,3949858 | |
Е макс, МПа | 0,69581 | 0,71301 | 0,187052 | 0,107033 | 0,212226 | 0,66454 | 0,39442 | |
β = 0,99, tкр = 3,02 | Е мин, МПа | 0,6912676 | 0,7124980 | 0,1866999 | 0,1069077 | 0,2117965 | 0,6640114 | 0,3942598 |
Е ср, МПа | 0,6938213 | 0,7148449 | 0,1883219 | 0,1074830 | 0,2137756 | 0,6664109 | 0,3949858 | |
Е макс, МПа | 0,6963750 | 0,7171917 | 0,1899439 | 0,1080583 | 0,2157546 | 0,6688103 | 0,3957119 | |
b = 0,90 | Отклонение от среднего | 0,25 | 0,23 | 0,58 | 0,3 | 0,62 | 0,24 | 0,12 |
Среднее значение коэффициента Пуассона | –0,32 | –0,31 | –0,27 | –0,31 | –0,28 | –0,30 | –0,32 |
Выводы. Данная работа позволила с высокой точностью определить модули упругости и коэффициенты Пуассона самых распространенных авиационных материалов (Д16АТ, АМГ6-пр, 1Х18Н9Т, Титан, 30ХГСА, АМГ6-поп, МА-1). Определено влияние прокатки на модуль упругости. Предложенная методика позволяет в соответствие с источником [1] уточнять механические характеристики конкретной партии листового материала и использовать более высокие расчетные значения.
About the authors
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Email: olya-zhaldybina@mail.ru
студентка, группа 1508-240501D, институт авиационной и ракетно-космической техники
Russian Federation, СамараСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Author for correspondence.
Email: villiy.mekheda@gmail.com
References
- consultant.ru [Электронный ресурс]. «Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории» (утв. Постановлением 28-й сессии Совета по авиации и использованию воздушного пространства от 11.12.2008). Доступ по: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_291405/