Экспериментальное исследование развития усталостной трещины в прямоугольной пластине

Инженерный журнал: наука и инновации

# 10·2017 1

УДК 621.83 DOI 10.18698/2308-6033-2017-10-1683

Экспериментальное исследование развития

усталостной трещины в прямоугольной пластине

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Представлены результаты экспериментального исследования параметров вибраций

прямоугольных пластин с трещинами усталости, нагружаемых в своей плоскости

циклически изменяющимся изгибающим моментом. Дано описание оригинального экс-

периментального стенда, в котором циклическая нагрузка создается с помощью вра-

щающегося диска, установленного с эксцентриситетом; для предотвращения изна-

шивания пластины во время нагружения между диском и пластиной установлены

роликовые направляющие. Показана высокая корреляция вибросигналов, полученных с

датчиков, установленных непосредственно на пластине вблизи трещины, и на основа-

нии экспериментального стенда. Сделаем вывод, что для дальнейшего анализа техни-

ческого состояния пластины можно использовать сигнал с датчика, установленного

вне пластины. Результаты исследования могут быть полезны для диагностики пла-

стин, если трещину в них невозможно обнаружить визуально из-за сложности до-

ступа к ней.

Ключевые слова:

прямоугольная пластина, вибрации, диагностика, эксперимен-

тальные исследования, трещины

В современной технике широко применяются упругие детали в

виде тонких пластин, ослабленных отверстиями. При нагружении та-

ких пластин вблизи отверстий возникает высокая концентрация

напряжений, что может привести к образованию начальных и росту

имеющихся в теле пластин трещин. Значительное число работ посвя-

щено аналитическому исследованию напряженно-деформированного

состояния пластинчатых элементов с концентраторами напряжений

типа отверстий. В этих работах рассмотрены в основном случаи рас-

тяжения пластины [1–5], а также численные методы вибродиагностики

трещин при их динамическом нагружении [6–8]. Аналитический подход

к определению трещиностойкости деталей позволяет получить удовле-

творительные результаты лишь для небольшого класса задач [9].

В большинстве случаев отклонения экспериментальных данных от

теоретического решения весьма существенны.

Что касается экспериментальных методов исследования развития

трещин, то подавляющее их большинство применялось при знакопе-

ременном поперечном или продольном сдвиге либо при циклическом

растяжении пластин [10–13]. Так, в работе [11] описано циклическое

нагружение предварительно растянутого образца на гидравлическом

пульсаторе, сила нагружения контролировалась тензодатчиками.