Машина для испытаний на усталость образцов и деталей при изгибе с кручением Советский патент 1984 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к исследова нию прочностных свойств материалов, а именно к машинам для испытания на усталость при изгибе с кручением. По авт.св. № 732732 известна машина для испытаний на усталость образцов и деталей при изгибе с кручением, содержащая станину, пассивный захват образца, соединенный со станиной через динамометр, активный захват образца и связанные с активным захватом регулируемый кривошипный возбудитель для изгиба образца и устройство для нагружения образца циклическим крутящим моментом, вал с вилкой, в которой шарнирно установлен активный захват, направляющую, шарнирно установленную на станине с возможностью поворота в плоскости изгиба, в которой расположен вал, ре дуктор с изменяемы/ передаточным от ношением, связывающий возбудитель для изгиба образца с устройством для нагружения образца циклическим крутя щим моментом, которое также вЕлполнено в виде кривошипного возбудителя, соединенного с валом посредством рычага 1 . Машина позволяет проводить испыта ние при различном соотношении изгибающей и крутящей нагрузки, однако машина не позволяет изменять соотношение между нормальньоми и касательньгми напряжения1-1И изгиба, что необходимо при испытании, например, ком позиционных материалов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей машины путем независимого варьирова ния компонент напряженного состояния образца. Эта цель достигается тем, что в машине для испытаний на усталость образцов и детсшей при изгибе с круч.ением, связь кривошипного возбудителя для изгиба образца с активным захватом осуществлена через рычаг, который установлен параллельно оси захватов в плоскости изгиба и шарнир но соединен с активным захватом в плоскости, перпендикулярной оси акг тивного захвата и проходящей через ось его поворота, а кривошипный возбудитель для изгиба образца и узел соединения его шатуна с рычагом выполнены передвижными вдоль рычага. При таком выполнении машины возможно независимое варьирование как величины крутящего момента, так и изгибающего момента иперерезывающе силы, осуществляемое при перемещени возбудителя для изгиба образца и уз ла соединения его шатуна с рычагом вдоль рычага. На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемой машины для испытания на усталость; на фиг.2 эпюры крутящего момента М , изгибЖющего момента М, прерывающей силы Q, . Машина содержит станину 1, на которой размещены регулируемый кривошипный возбудитель 2 для изгиба образца 3, связанный с активным захватом 4 в плоскости, перпендикулярной оси активного захвата 4 и «проходящей через ось его поворота и через -рычаг 5, который установлен параллельно оси активного 4 и пассивного б захватов и шарнирно соединен с активным захватом 4 посредством подшипниковой опоры 7, устройство для нагружения образца 3 циклическим крутящим моментом, которое выполнено в виде кривошипного возбудителя 8,соединенного клиноременной передачей 9 с электродвигателем 10, редуктор 11 с изменяемым передаточным отношением, связывающий возбудители 2 и 8. Шатун 12 возбудителя 2 соединен с рычагом 5 узлом 13. Возбудитель 2 для изгиба образца 3 и узел 13 соединения его шатуна 12 с рычагом 5 выполнены передвижными вдоль рычага 5. Пассивный захват б соединен со станиной 1 через динамометр 14 с оптической системой 15 силоизмерения. Кривошипный возбудитель 8 соединен посредством рычага 16 с валом 17 с вилкой 18. Вал 17 расположен в направляющей 19, которая шарнирно установлена с возможностью поворота в плоскости изгиба в опорах 20. В вилке 18 вала 17 шарнирно установлен активный захват 4. Машина работает следующим образом. От электродвигателя 10 вращение через передачу 9 передается к возбудителю 8 с регулируемьом на ходу экст.1;енг :нокгогом и через редуктор 11 к возбудителю 2 с регулируемым на ходу зксцентриситетом, от которых на испытуемый образец 3, установленный в захвате 4, через рычаг 16, вал 17 с вилкой 10 передается крутящий момент, а через рычаг 5 передается изгибающий момент и перерезывающая сила, Для варьирования напряженного состояния испытуемого образца кривошипный возбудитель 2 крепится на станине 1 перед испытанием в заданном положении, а узел 13 фиксируется на рычаге 5. Возбудитель 2 крепится к станине 1 болтами, а его перемещение в заданное положение осуществляется вдоль рычага 5.по станине 1 по Т-образным пазам посредством винтовой пары (не показана |. Характер напряженного состояния определяется соотношением величин крутящего и изгибающего моментов .и перерезывающей силы. Изменение соотношения между крутящим и изгибающим моментом осуществляется изменением эксцентриситета возбудителей 2 и 8, а соотношения между касательным и

нр1 1альными напряжениями от перерезывающей силы и изгибающего момента производится изменением положения возбудителя 2 относительно рялчага 5,

Эпюры крутящего момента М

кр

(фиг.2а| и перерезывающей силы (фиг.26) постоянны по длине образца 3, а эпюра изгибающего момента зависит от положения возбудителя 2 относительно рычага 5 ( фиг. 2 виг).

Предлагаемая машина для испытаний на усталость образцов и деталей при изгибе с кручением позволяет выявить роль каждой компоненты нагрузки в накоплении повреждений, что способствует совершенствованию методов расчета конструкций, а также оценке ресурса реальных конструкций, преимущественно из композиционных материалов,для которых решающей является сдвиговая прочность, определяемая величиной перерезывающих сил.

МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ И ДЕТАЛЕЙ ПРИ ИЗГИБЕ С КРУЧЕНИЕМ по авт.св. 732732, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей машины путем независимого варьирования компонент напряженного состояния образца, связь кривсшипного возбудителя для изгиба образца с активньг захватом осуществлена через рычаг, который установлен параллельно оси захватов в плоскости изгиба и шарнирно соединен с активным захватом в плоскости, перпендикулярной оси активного захвата и проходящей через ось его поворота, а кривошипный возбудитель для изгиба образца и узел соединения его шатуна с рычаге вьтолнены передвижными вдоль рычага.