Автоматизация механических испытаний

Автоматизация процессов механических и технологических испытаний с использованием вычислительной техники

• увеличивает точность получения экспериментальных данных;

• позволяет управлять экспериментом, сохраняя заданные параметры на всем его протяжении;

• повышает достоверность описания и увеличивает объем данных в ходе испытаний;

• улучшает качество обработки результатов испытаний.

Для повышения точности испытаний и оцифровки результатов механических испытаний на кафедре теоретической и прикладной механики ВГТУ разработан программный комплекс/7/, который состоит из электронных датчиков линейных и угловых перемещений, давления и усилия; усилителя сигнала, поступающего с датчика, карты преобразования усиленного сигнала в коды персонального компьютера и специального программного обеспечение для визуализации получаемых результатов в режиме реального времени и оцифровки сигналов с датчиков. Комплекс используется для проведения следующих видов испытаний по построению поверхности текучести: одноосное растяжение-сжатие, кручение в плоскости листа, сжатие слоистых образцов, двухосное растяжение гидростатической вытяжкой листовых заготовок в круглую матрицу. Для построения диаграмм предельных деформаций устойчивости и разрушения с помощью комплекса проводят испытания на растяжение образцов различной конфигурации, изгиб полосы, чистый сдвиг, срез, различные виды испытаний в условиях плоской деформации, разнообразные технологические испытания.

Программный комплекс эффективно используется в испытании трубчатых образцов для построения поверхности текучести профильных материалов и объемных заготовок. В этом случае решается как задача построения кривых течения при разнообразных видах деформированного состояния образца, так и задача обеспечения постоянного вида деформирования в образце в процессе эксперимента. Последнее условие позволяет реализовать простое деформирование с постоянным отношением скоростей деформации в различных направлениях, что является необходимым условием построения поверхности текучести.

Важным условием создания заданной схемы деформированного состояния в испытаниях является геометрия образцов. Для этого эффективно использовать любой конечно-элементный программный пакет, например, Abacus, который позволяет:

• рассчитать оптимальную геометрию образца исследуемого материала;

• вычислять параметры вида напряженного состояния материала в момент начала его разрушения;

• определять предельную деформацию разрушения или устойчивости при построении диаграмм разрушения.

Чтобы найти распределение деформаций в образце после разрушения, определить угловые и линейные размеры делительной сетки и радиусы скруглений используются графический пакет Unigraphics и оригинальная программа Gridreader. Испытания проводят по следующей методике:

• наносят делительную сетку на поверхность образца;

• сканируют исходное изображение;

• испытают образец до разрушения или потери устойчивости;

• повторно сканируют сетку вблизи места разрушения;

• расшифровывают изображение в Gridreader и определяют линейные и сдвиговые деформации сетки средствами Unigraphics.

Для обработки полученных результатов используется набор вычислительных программ в среде Linux, которые позволяют рассчитать напряженно-деформированное состояние образца, оценить деформационную анизотропию материала на любой стадии нагружения и определить его предельные деформационные характеристики.