Лабораторные испытания прочности
Лабораторные испытания прочности в судостроении: как на образцах, моделях и опытных конструкциях исследуют напряжения, деформации и разрушение корпуса.
Лабораторные испытания прочности в судостроении — экспериментальное изучение поведения корпуса судна и его элементов на образцах, масштабных моделях и опытных конструкциях. В ходе испытаний имитируют реальные внешние нагрузки, нагрев, коррозию и другие воздействия.
Зачем их проводят
Цели испытаний:
- исследовать напряжения и деформации конструкций;
- определить запасы прочности при кратковременных (например, ударных), длительных и циклических нагрузках;
- изучить характер разрушений под действием экстремальных внешних сил;
- разработать методики и измерительную аппаратуру для лабораторных и натурных испытаний;
- проверить расчётные зависимости и теоретические гипотезы;
- найти оптимальные конструктивные и технологические решения.
Оборудование
Сосредоточенные и распределённые усилия создают прессами, разрывными машинами, копрами, машинами для изгиба и сдвига. Повышенное давление на оболочки и объёмные конструкции создают в специальных камерах; малые модели при небольшом внешнем давлении испытывают, откачивая воздух из внутренних объёмов. Действие подводных и воздушных ударных волн изучают в специальных бассейнах и взрывных камерах. Для циклических нагрузок служат пульсаторы, имитирующие изгиб, растяжение—сжатие или сдвиг, и вибростенды. Конструкции сложных форм, расчёт которых приближённый, проверяют в поляризационных установках на моделях из прозрачных материалов.
Измерения
Усилия, давления, линейные деформации, прогибы, углы поворота сечений, скорости и ускорения измеряют простыми механическими приборами и приборами, основанными на электрических методах: у них лучше метрологические характеристики. Для тензометрирования в упругой и пластической зонах применяют проволочные, фольговые или полупроводниковые тензорезисторы с измерительными блоками, регистрирующими как статические, так и динамические деформации с частотами до десятков килогерц. Специально изготовленные тензорезисторы позволяют измерять относительные деформации до 15—20 %, а полупроводниковые, гораздо более чувствительные, подходят для малых деформаций. Малобазные тензорезисторы с чувствительным элементом порядка 1×1 мм помогают изучать напряжённое состояние в зонах концентрации напряжений и работать с малыми моделями.
Прогибы, сдвиги и перемещения при статических нагрузках измеряют индикаторами часового типа (мессурами), движками и датчиками перемещений с электрическими чувствительными элементами, а при динамических — низкочастотными вибрографами, индукционными, реохордными, ёмкостными датчиками и акселерометрами. Акселерометры широко применяют для измерения перемещений и упругих волн при ударных нагрузках. Если нагрузки приводят к большим деформациям или разрушению, ведут скоростную кино- или фотосъёмку, в том числе стереоскопическую. Внешние силы измеряют стрелочными манометрами, динамометрами, мессдозами и датчиками давления.
В последние годы в лабораторных испытаниях используют универсальные многоканальные измерительно-информационные комплексы: датчики разных величин, ЭВМ с блоками памяти и устройства вывода и отображения информации.