Устройство для испытания образцов на усталостную прочность

 

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность Цель изобретения - повышение точности за счет фиксации параметров нагружения в момент начала его саморазогрева. Образец подвергают выдержке до выравнивания радиационной температуры. В блоке 7 устанавливают допускаемое значение температуры. Блок 7 выдает сигнал на блок 6 сравнения. Затем производится нагружение образца. Блоком 5 производится измерение температуры. В блоке 9 срабатывает устройство временной задержки. По истечении этого времени блок 9 производит выключение системы нагружения. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 3/32 . 1Unc 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф- (.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4791227/28 (22) 04.12.89 (46) 07.06,92. Бюл, N. 21 (71) Новосибирский институт инженеров водного транспорта и Государственный союэн ый сибирский научно-исследовательский.институт им. С.А.Чаплина (72) О.Т.Сидоров и В,И.Капустин (53) 620.178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1499167, кл. G 01 N 3/32, 1985.

Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний, — М.: Металлургия, 1978, с,169. (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ

„„Я „„1739260 А1 (57) Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.

Цель изобретения — повышение точности за счет фиксации параметров нагружения в момент начала его саморазогрева. Образец подвергают выдержке до выравнивания радиационной температуры. В блоке 7 устанавливают допускаемое значение температуры. Блок 7 выдает сигнал на блок

6 сравнения. Затем производится нагружение образца. Блоком 5 производится измерение температуры. В блоке 9 срабатывает устройство временной задержки, По истечении этого времени блок 9 производит выключение системы нагружения. 1 ил.

1739260

20

30

Изобретение относится к испытательной технике для определения прочностных характеристик материала при циклическом нагружении, позволяет повысить точность определения прочностных характеристик материалов и реализовать неразрушающий способ определения прочностных характеристик элементов конструкций.

Известна машина YPM-2000 для испытаний на усталость при расширении-сжатии, которая представляет собой резанансну1о машину с инерционным силоваэбуждением. Машина позволяет осуществлять цикл нагружения образца с коэффициентом асимметрии 0-1.

Однако эта машина не оборудована системой обратной связи, обеспечивающей фиксацию параметров нагружения образца в момент начала ега саморазогрева в месте будущего разрушения, что не позволяет на этой установке реализовать указанный выше неразрушающий способ определения прочностных характеристик элементов конструкций, Известна универсальная испытательная машина фирмы "MTS" для проведения испытаний на усталость. Машина оборудована системой обратной связи, позволяющей отрабатывать заданный цикл нагружения, записанный намагнитную перфаленту, но также не имеет блоков системы обратной связи, обеспечивающих фиксацию параметров нагружения образца в момент начала era саморазогрева при ступенчатом нагружении образца увеличивающейся нагрузкой, что также не позволяет реализовать на ней указанный выше неразрушающий способ определения прочностных характеристик элементов конструкций, Машина УРМ-2000 и "MTS" предназначены для определения усталостных характеристик материалов, элементов конструкций классическим способом, связанным с разрушением испытываемого образца под действием циклической нагрузки, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка, представляющая собой устройство для испытаний образцов на усталость, содержащая последовательно соединен ные датчик нагрузки в виде пьезодатчика, закрепленного на массе, присоединенной к одйому из концов образца (другой конец образца закреплен в станине), нагружатель, представляющий собой электромагнит, питаемый источником переменного электрического напряжения. которое можно регулировать по амплитуде и частоте, электромагнит через воздушный зазор может вызывать продольные перемещения массы и продольные резонансные колебания испытываемого образца. датчик температуры, представляющий собой головку тепловизора, фиксирующий температуру заданной точки образца в процессе испытаний (за заданную точку берется точка, которая в начале ступенчатого циклического нагружения имеет наибольший разогрев, поиск ее производится поворотом головки, блок регистрации температуры в блоке обработки сигнала готовки тепловизора, блок регистрации параметров нагружения, регистрирующий сигналы задатчика нагрузки на шлейфовом осциллографе.

Цель изобретения — повышение точности определения прочностных характеристик элементов конструкций путем автоматической фиксации параметров нагружения образца в момент начала его самораэогрева за счет ввода в испытательную машину блок задатчика допустимого значения температуры, блока сравнения температур, блока отключения и задержки.

Указанные блоки вводятся в систему обратной связи. При этом нагружение образца циклической нагрузкой заданной асимметрии осуществляется в соответствии с заданной . программой, нагружающим устройством (аналогичным устройству машины" MTS"), Однако в отличие от известного устройства в процессе циклического нагружения измеряется температура всей рабочей части образца, максимальное значение этой температуры в процессе испытаний сравнивается с допускаемым значением радиационной температуры в блоке сравнения. Если радиационная температура образца достигнет допускаемой величины, то блок сравнения температур выдает сигнал на блок регистрации параметров нагружения и блок отключения. Блок отключения имеет устройство временной задержки, что позволяет перед отключением нагружения осуществить регистрацию параметров нагружения. Зарегистрированные параметры нагружения и являются предельными для испытываемого образца или элемента конструкции.

Экспериментатором при этом задаются режим нагружения: начальная величина динамической и статической составляющих нагрузки, величина ступени нагружения (она тем меньше, чем точнее необходимо определить прочностные характеристики), время выдержки на каждой ступени нагружения в пределах 10-20 с, эти данные записываются в программное устройство, и величина допускаемого значения радиационной температуры рабочей части образца.

1739260

Установка работает следующим обра- 5 зом.

В блок 1 закладывается программа нагружения при испытании элемента конструкции: начальный уровень статической и динамической составляющих нагрузки, ве- 5 личина ступени нагружения, ее длительность, частота нагружения и т.д.

Испытываемый элемент закрепляется в устройстве 3 машины. Включается блок 5. Изображение всей рабочей поверхности она выбирается в зависимости от долговечности образца, для которой необходимо получить прочностные характеристики.

Таким образом, введение указанных блоков системы обратной связи позволяет реализовать на предлагаемой установке вышеуказанный неразрушающий способ определения прочностных характеристик элементов конструкции, автоматически замерять параметры нагружения в момент начала его саморазогрева и за счет этого значительно повысить точность определения прочностных характеристик материалов и элементов конструкций не только при продольных колебаниях образца при симметричном цикле нагружения на дискретных (резонансных) частотах колебаний образца как в известном устройстве, а при нерезонансных колебаниях образца с любой заданной частотой (в диапазоне частот реализуемым нагружающим устройством установки).и любой асимметрией цикла нагружения.

На чертеже приведена принципиальная схема установки.

Последовательно соединенные между собой блок задания программы нагружения †.задатчик 1 нагрузки, нагружатель 2, устройство 3 для закрепления испытываемого элемента. являются штатными элементами аналогичными соответствующим блокам испытательной машины "MTS".

Испытываемый элемент 4 фиксируется в устройстве 3. Первый выход блока 5 датчика температуры, в который входит теплови-. зор типа ACA-680, соединен с входом блока

7 задатчика допустимого значения радиационной температуры, а второй выход — с входом блока 6 сравнения, первый выход которого соединен с входом блока 8 регистрации параметров нагружения, а второй — с входом блока 9 отключения и задержки, выход задатчика 7 допустимого значения температуры соединен с вторым входом блока 6 сравнения. выход блока отключения и задержки соединен с входом задатчика нагрузки, а его выход — с входом блока 8 регистрации параметров нагружения. элемента выводится на экран при помощи зеркал с внешним напылением. Излучение остальных частей образца экранируется.

5 Для выравнивания температуры рабочей части элемента с окружающей средой ненагруженный элемент, зажатый в устройстве 3, подвергают выдержке в течение 5 — 10 мин, За это время происходит выравнива10 ние температуры рабочей части элемента и выравнивание температуры элемента и окружающей среды. При этом максимальный сигнал, идущий на развертку изображения элемента на экране тепловизора, не отлича15 ется от среднего сигнала (т.е. на экране тепловизора изображение всей рабочей поверхности элемента имеет один цвет).

Этот максимальный сигнал берется за нулевой уровень радиационной температуры и

20 подается в блоки би 7.

В блоке 7 устанавливается допускаемое значение радиационной температуры рабочей поверхности элемента. При этом блок 7 выдает сигнал, характеризующий допускае25 мое значение радиационной температуры относительно нулевого уровня на блок 6, где производится сравнение этого сигнала с сигналом, поступающим с блока 5.

После этого нагружающим устройством

30 2 производится нагружение испытываемого элемента 4 в соответствии с программой, заложенной в блок 1. 8 процессе этого нагружения производится блоком 5 непрерывное измерение максимальной

35 радиационной температуры рабочей поверхности элемента 4, а в блоке 6 сравнения ее с допускаемым значением; Если в какой-то момент нагружения эти температуры совпадут, то блок 6 подает сигнал на блоки 8 и.9, 40 При этом блок 9 сразу подает сигнал на блоки 1 и 2, чтобы не произошло изменение. режима нагружения, одновременно в блоке

6 срабатывает устройство временной задержки. За время этой задержки блок 8 по сиг45 налу с блока 6 производит регистрацию параметров цикла нагружения элемента. По истечению времени задержки блок 9 производит выключение системы нагружения элемента. Параметрй цикла нагружения, 0 зарегистрированные s блоке 8, в соответствии с реализуемым неразрушающим способом определения прочностных характеристик элементов конструкций являются предельными для элемента при дан5 ном нагружении и характеризуют его прочностные свойства. Так как испытуемый элемент не разрушается и не повреждаешься, то можно проводить аналогичным образом его испытания на другом режиме нагружения.

1739260

Формула изобретения

Составитель Н.Яичников

Редактор А. Козориз Техред М, Моргентал Корректор М,Пожо

Заказ 1998 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Устройство для испытания образцов на усталостную прочность, содержащее последовательно соединенные задатчик нагрузки 5 и нагружатель, датчик температуры и блок регистрации температуры и блок регистрации параметров нагружения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыаения точ- ности за счет фиксации параметров нагру- 10 жения в момент начала его саморазогрева, оно снабжено задатчиком допустимого значения температуры, блоком сравнения и блоком отключения и задержки, первый выход датчика температуры соединен с входом задатчика допустимого значения температуры, а второй выход — с входом блока сравнения, первый выход которого соединен с входом блока регистрации параметров нагружения, а второй — с входом блока отключения задержки, выход задатчика допустимого значения температуры соединен с вторым входом блока сравнения, вы. ход блока отключения соединен с входом задатчика нагрузки, а его выход — с входом блока регистрации параметров нагружения.