- соответствие материала образцов материалу, используемому при изготовлении натурных объектов исследования;

- наличие сравнительно недорогого технологического процесса их изготовления;

- специальная конструкция для крепления образцов, учитывающая возможности регулирования их расположения в трех направлениях в пространстве, обеспечивая тем самым соосность удара соударяющихся тел;

- оборудование, обеспечивающее безопасность испытаний.

К другим не менее важным характеристикам относится поддержание постоянной температуры образцов, влажности и т.п.

Основываясь на вышеперечисленных требованиях, испытуемые образцы представляли собой цилиндрические сплошные стержни диаметром м и длиной м из двух материалов: Сталь 45 и алюминиевый сплав Д16Т, механические характеристики, которых приведены в таблице 5.1.1

При этом во избежание потери устойчивости стержня-образца при ударе диаметр внутреннего отверстия в оснастке, охватывающей образец, выполнен таким образом, чтобы обеспечивался плотный контакт с располагаемым в нем образцом.

Таблица 5.1.1 – Механические характеристики материалов

5.2 Обоснование объема испытаний и оценка точности измерений

Для обеспечения достоверности результатов эксперимента при статистическом подходе к его анализу, весьма важным и сложным является вопрос обоснования объема испытаний. Известно, что объем выборки n является одним из основных факторов, определяющих точность получения статистических оценок случайных величин [4]. Однако повышение точности вычисления статистических оценок по мере увеличения объема выборки происходит довольно медленно. Поэтому при планировании эксперимента объем испытаний обычно устанавливают, исходя из оптимального соотношения стоимости, трудоемкости и точности исследований.

Наиболее распространенным методом уменьшения необходимого числа испытаний является проведение предварительных испытаний, необходимых для получения характеристик изменяемости результатов измерений, полученных выбранным методом исследований. В планируемом эксперименте необходимо провести большую серию однотипных испытаний с использованием одного и того же испытательного стенда и измерительной аппаратуры, при неизменной методике испытаний. В таких случаях предварительные опыты позволяют увеличить точность определения необходимого числа основных испытаний и тем самым уменьшить их количество. Выражение для определения необходимого числа опытов имеет вид [4]:

(5.2.1)

где - среднее квадратичное отклонение измеряемой величины в

предварительном эксперименте

; (5.2.2)

- значение коэффициента Стьюдента для вероятности

при числе измерений n;

- задаваемое с вероятностью максимально допустимое

отклонение среднего значения от истинного, определяющее

границы доверительного интервала или точность определения

среднего значения;

- число испытаний в предварительном эксперименте,

проводимом для оценки точности метода исследований.

Используя зависимость (5.2.1), определим необходимое для эксперимента число испытаний образцов по результатам предварительного эксперимента. Основным измеряемым параметром в эксперименте выберем амплитуду сигнала датчика ускорения в период ударного нагружения. В предварительном эксперименте было проведено 5 испытаний. Оценка S по (5.2.2) составила 11.5 делений осциллографа. Значение коэффициента Стьюдента по таблицам [4] при m=5 и = 0.9 равно . Среднее значение определяемой величины не должно отличаться от истинного более чем на 7% c вероятностью 0.9. Тогда можно принять , где делений - среднее значение измеряемой величины амплитуды. Следовательно, . Подставляя значения всех величин в формулу (4.3), получим =21. Таким образом, для достижения требуемой точности необходимо повторять эксперимент при каждой комбинации условий раза, то есть каждая экспериментальная точка требует испытания образцов.

Проведем оценку погрешности определения основных результатов эксперимента на основании состава и точности измерительной аппаратуры экспериментального стенда и методики проведения эксперимента.

Относительная погрешность измерения амплитуды ускорения (замедления) ударника будет определяться по формуле:

, (5.2.3)

где: – погрешность аналого-цифрового преобразования по

документации для максимально рабочих частот равна 3%;

– относительная погрешность пьезоэлектрического

акселерометра [5]

, (5.2.4)

где - рабочая частота датчика;

и - значение максимальной перегрузки и