В Пермском Политехе разработали устройство для более точных испытаний прочности металлических деталей
Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) разработали устройство для испытаний металлических изделий, которые в процессе экплуатации подвергаются большим пластическим деформациям. Новое оборудование позволяет получить значительно больше данных, чем существующие аналоги.
Существующие устройства для исследования прочности металлов не позволяют проводить измерения при различной жесткости нагружающей системы. Это ограничивает объем данных о характеристиках материала, что впоследствии может привести к сильной деформации или разрушению конструкции.
– Недостатком существующих аналогов является то, что они не могут определять свойства материалов при изменениях жесткости нагружающей системы. В отличие от них, наша разработка позволяет исследовать характеристики сплавов и прогнозировать их работоспособность с учетом жесткости нагружения. Наше устройство дает возможность передачи нагрузки в виде растяжения на образец металла с регулируемой жесткостью в диапазоне от 5 до 120 кН/мм. Чтобы получить точные характеристики материала, мы использовали видеофиксацию с помощью двух видеокамер, – рассказывает одна из разработчиков, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук Татьяна Третьякова.
Съемка образца проводилась с частотой от 0,1 до 100 Гц под углом от 60 до 90 градусов. Управление процессом происходило с помощью компьютера и контроллера, на который поступали данные с датчиков нагрузки и перемещения образца. В это время видеоизображение обрабатывал второй компьютер, оснащенный программной системой анализа с помощью метода корреляции цифровых изображений.
Чтобы подтвердить эффективность работы нового устройства, ученые провели серию экспериментов с цилиндрическим образцом из алюминий-магниевого сплава в Центре экспериментальной механики Пермского Политеха. Предварительно они нанесли на материал контрастное покрытие, а также провели настройку и калибровку камер видеосистемы. Затем исследователи приложили к образцу минимальную нагрузку и с постоянной скоростью увеличивали ее до высоких значений. Система регистрировала изменения на поверхности образца. В результате ученые получили диаграммы, анализ которых подтвердил наличие прерывистого пластического деформирования. Данные эксперимента полностью совпали с теоретическими знаниями об этом сплаве.
В процессе испытаний ученые использовали оборудование Центра экспериментальной механики: универсальную двухосевую сервогидравлическую испытательную систему и бесконтактную видеосистему.
Ученые полагают, что устройство будет востребовано авиационной и автомобильной отраслях, а также строительстве, в частности в производстве металлических фюзеляжей и авиадвигателей, элементов корпуса машин и кровли зданий.
Исследователи уже получили патент на изобретение. Разработка была реализована при поддержке гранта РНФ.