The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"
Abstract
The problems of measuring hardness of constructions with insufficient rigidity by the dynamic indentation are discussed. The disadvantages of the existing dynamic hardness testers are described, the operation of which consists in impact indentation and determination of the hardness, depending on the restitution coefficient. Finite-element models of the contact of the indenter and the pipes samples with various wall thicknesses and diameters and cantilevered plates of various thicknesses are developed. Indentation diagrams for the investigated samples of pipes and plates in the coordinate plane of force-displacement are obtained. The results of the simulation have good convergence with the experimental data. With the help of the finite element models the separation of local penetration and deflection of construction is made. It is shown the influence of steel construction deflection on the process of indenter impression into the material tested and the change of indentation parameters as restitution coefficient, contact force, penetration depth and time of the active part of the impact. The limits of possible application of dynamic hardness testers have been determined. The ways of the increasing of the hardness measurement accuracy on the base of the data obtained during impact interaction are shown. It is established that the use of dependences between hardness and the time of the active stage of impact, as well as the ratio of the contact force to the depth of penetration at the loading stage, makes it possible to evaluate the hardness for pipes with the wall thickness exceeding 5 mm and cantilevered plates at the distance from the fixed support up to 100 mm. Рассматриваются вопросы измерения твердости конструкций недостаточной жесткости методом ударного вдавливания индентора. Описываются недостатки существующих динамических твердомеров, принцип действия которых заключается в нанесении удара по испытуемому образцу и регистрации коэффициента восстановления скорости, зависящего от твердости. Построены конечно-элементные модели ударного взаимодействия индентора с образцами труб с различной толщиной стенки и диаметром, а также консольно закрепленных пластин разной толщины. Получены диаграммы вдавливания индентора в исследуемые образцы труб и пластин в координатах контактное усилие – перемещение. Показана достаточно хорошая сходимость между результатами моделирования и экспериментальными данными, полученными на твердомере, позволяющем регистрировать кривую нагружения в процессе ударного взаимодействия. С помощью построенных конечно-элементных моделей выделен вклад локальной деформации и прогиба в общий отклик конструкции при индентировании. Установлено влияние прогиба конструкций на процесс внедрения индентора в материал, а также на такие параметры индентирования, как коэффициент восстановления скорости, контактное усилие, перемещение и время активного этапа удара. Определены границы допустимого использования твердомеров ударного действия. Показаны пути повышения точности измерения твердости на основе данных, получаемых на этапе внедрения индентора. Установлено, что использование градуировочных зависимостей между твердостью и временем активного этапа удара, а также отношением контактного усилия к глубине внедрения на этапе нагружения позволяет провести оценку твердости для труб с толщиной стенки свыше 5 мм и консольно закрепленных пластин на расстоянии от места закрепления вплоть до 100 мм.
