Определение модуля упругости материала при изгибе

А.В. Осинцев1, В.Ю. Гольцев1, А.С. Плотников1
1Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, Россия, 115409
Аннотация
Выполнен расчетный и экспериментальный анализы влияния отношения расстояния между опорами к высоте сечения образца, нагружаемого по схеме трехточечного изгиба, на измеряемый модуль упругости материала. Моделирование производилось в верифицированном комплексе конечно-элементного анализа ANSYS Mechanical версии 16.2. В результате расчетного анализа определены вертикальные перемещения в шести точках внешней боковой поверхности образца в сечениях под нагружающим и над опорными валками. По полученным перемещениям точек поверхности образца восстановлены значения модуля упругости материала. Аналогичные результаты получены при экспериментальном исследовании образцов, изготовленных из стали и графита. Для точного измерения перемещений точек поверхности образца в сечениях под нагружающим и над опорными валками использовали метод цифровой корреляции изображений. По измеренным перемещениям точек поверхности образца определяли модуль упругости материала в зависимости от отношения расстояния между опорами к высоте сечения образца. Отмечено хорошее соответствие результатов расчетного и экспериментального анализов. Выявлены расхождения в оценках перемещений точек в сечениях под нагружающим и над опорными валками в значениях восстановленных модулей упругости. Оценено влияние отношения расстояния между опорами к высоте сечения образца на достоверность определяемого модуля упругости материала. Полученные значения модулей упругости стали и графита хорошо согласуются со значениями, характерными для исследованных материалов, когда отношение расстояния между опорами к высоте сечения образца больше 7. Показано, что прочностные характеристики исследованных материалов, определенные при испытании на изгиб, не зависят от отношения l/h.
Получена: 27 февраля 2017   Исправлена: 22 марта 2017   Принята: 29 марта 2017
Просмотры: 71   Загрузки: 32
Ссылки
1.
Yu. G. Dragunov, S. V. Evropin. Atomic energy, 3, 145 – 155 (2015).
2.
L. V. Sergeeva. Atomic energy. 3, 157 – 160 (2008).
3.
A. M. Dmitriev, O. Y. Kavun, M. G. Masenko. Atomic energy. 5, 273 – 279 (2011).
4.
Release 16.2 Documentation for ANSYS [electronic document] / ANSYS Inc. Electronic data and software (104019 files: 10660130531 bytes).
5.
NAFEMS search engineering analysis and simulation — FEA, Finite Element Analysis, CFD, Computational Fluid Dynamics, and Simulation. NAFEMS Ltd., Hamilton, United Kingdom. (2016).
6.
N. M. Belyaev. Mechanics of materials. M.: «Nauka». 1965. 856 p. (in Russian) [Н. М. Беляев. Сопротивление материалов. М.: «Наука». 1965. 856 с.]
7.
M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: basic concepts, theory and applications. Springer. P.321. (2009).
8.
Y. V. Goltsev. Mechanical testing methods and mechanical properties of materials. Textbook. Moscow: MEPhI, 2012. 228 p. (in Russian) [В. Ю. Гольцев Методы механических испытаний и механические свойства материалов. Учебное пособие. М.: МИФИ, 2012. 228 с.]
9.
E. N. Marmer. Carbon and graphite materials. M.: «Metallurgy». 1973. 135 p. (in Russian) [Э. Н. Мармер Углеграфитовые материалы. М.: «Металлургия». 1973. 135 с.]