Устройство для испытания образцов материалов на растяжение Советский патент 1984 года по МПК G01N3/08 

о2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что схема регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца выполнена в виде последовательно установленных блока датчиков, блока задающих генераторов, блока ключей, сумматора и выходного частотного детектора, а входа блока ключей связаны с выходами схемы управления.

3.Устройство по пп. 1,и 2, о т личающееся тем, что схема слежения за образованием шейки выполнена в виде четырех ключей, первый и второй из кото1«х установлены параллельно, связанных с ними двух запоминающих злементов, последовательно установленных сумматора, блока вычитания, триггера и элемента НЕ, входь первого и второго ключей и блока вычитания связаны с выходами частотного детектора и блока ключей схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине оЬразца, вход сумматора связан с вьтходами запоминакнцих элементов, вход третьего ключа связан через триггер с блоком вычитания, а выход - с экспоненциальным преобразователем, вход четвертого ключа связан с выходом элемента НЕ и выходным блоком вычитания схемы измерения деформации.

4.Устройство по пп. 1,2 и 3, о тличающееся тем, что схема измерения минимального сечения образца выполнена в виде последовательно установленных пикового детектора.

блока вычитания, блока логарифмирования и сумматора и двух источников опорного напряжения, один из которых связан с блоком вычитания, а другой с сумматором, вход пикового детектора связан с выходом частотного детектора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, а выход сумматора - с входом третьего ключа схемы слежения за образованием шейки.

5.Устройство по пп. 1 и 2, о т личающееся тем, что схема управления выполнена в виде последовательно установленных генератора пускового импульса, триггера, генератора тактовых импульсов и дешифратора, выходы которого связаны с входами, блока ключей и сумматора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца.

6.Устройство по пп. 1 и 5, о т личающееся тем, что оно снабжено одновибратором и дифференцирующим блоком, вход которого связан с выходом второго блока вычитания, а выход через одновибратор связан с триггером схемы управления.

7.Устройство по пп. 1, 2 и 3, отличающее ся тем, что оно снабжено последовательно установленными одновибратором и сумматором, вход одновибратора связан с выходом триггера схемы слежения за образованием шейки, вход сумматора связан с выходом датчика деформации, а выход - с регистратором.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ, содержащее пассивный и активный захваты, датчик деформации, связанный с пассивным захватом, датчик нагрузки, связанный с активным захватом, рычажно-рейтерный механизм нагружения с приводом, схему измерения де формации с выходным блоком вычитания, регистратор и последовательно уста./ I S5 новленныё экспоненциальный преобразователь, второй блок вычитания, вход которого связан с датчиком нагрузки, и усилитель мощности, выход- которого связан с приводом, отличающееся тем, что, с целью поввшения точности путем поддержания постоянного напряжения, оно снабженосхемой регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, схемой слежения dai образованием шейки, входы которой связаны с выходом, схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца,, выходом выходного блока вычитания схемы измерения деформации и выходом экспоненциального преобразователя, (Л схемой измерения минимального сечения образца и схемой управления. с о 00 со 4 с 00

1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано ля испытания образцов материалов с образованием шейки при постоянном напряжении на растяжение.5

Известно устройство для испытания образцов материалов на растяжение, содержащее основание, пассившлй и активный захваты, датчик деформации, связанный с пассивным захватом, дат- 0 чик нагрузки, связанный с активным захватом, рычажно-рейтерньй механизм нагрз ения с приводом, схему измерения деформации с выходным блоком вычитания, регистратор и последовательно установленные экспоненциальный преобразователь, второй блок вычитания, вход которого связан с датчиком нагрузки, и усилитель мощности, выход которого связан с приводом, причем регистратор связан с датчиками усилия и деформации 1 J.

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения испытания образцов материалов, в которых образуется шейка с заданной степенью точности, так как оно не обеспечивает слежения за иэменением поперечного сечения образцов и поддержания постоянства напряжений. .Цель изобретения - повьпиение точности путем поддержания постоянного напряжения.. Для достижения указанной,цели уст ройство для испытания образцов материалов на растяжение, содержащее пассивный и активный захваты, датчик деформации, связанный с пассивным . захватом, датчик нагрузки, связанный с активным захватом, рычажнр-рейтерный механизм нагружения с приводом, схему измерения деформации с выходным блоком вычитания, регистрат)р и последовательно установленные экспоненциальный преобразователь, второй блок вычитания, вход которого связан с датчиком нагрузки, и усилитель мощ ности, выход которого связан с приводом, снабжено схемой регистрации изменения площади поперечного сечени по длине образца, схемой слежения за образованием шейки, входы которой связаны с выходом схемы регистрации изменения площади поперечного сечени по длине образца, выходом выходного блока вычитани г1 схемы измерения деформаций и выходом экспоненциального преобразователя, схемой измерения минимального сечения образца и схемой управления. При этом схема регистрации измене ния площади поперечного сечения по длине образца выполнена в виде после довательно установленных блока датчи ков, блока задающих генераторов, бло ка ключей, сумматора и выходного час тотного детектора, а входы блока клю чей связаны с выходами схемы управле ния. Схема слежения за образованием шейки выполнена в виде четырех ключей, первый и второй из которых уста новлены параллельно, связанных с ними двух запоминающих элементов, последовательно установленных сумматора, блока вычитания, триггера и элемента НЕ, входы первого и второго ключей и блока вычитания связаны с вых;одами частотного детектора и блока ключей схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, вход сумматора связан с выходами запоминающих элементов, вход третьего ключа связан через триггер с блоком вычитания, -а выход с экспоненциальным преобразователем, вход четвертого ключа связан с выхо- . дом элемента НЕ и выходным блоком вычитания схемы измерения деформации. Схема измерения минимального сечения образца выполнена в виде последовательно установленных пикового детектора, блока вычитания, блока логарифмирования и сумматора и двух источников опорного напряжения, один из которых связан с блоком вычитания, а другой - с сумматором, вход пикового детектора связан с выходом частотного детектора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения lio длине образца, а выход сумматора - с входом третьего ключа схемы слежения за образованием шейки. Схема управления выполнена в виде последовательно установленных генератора пускового импульса, триггера, генератора тактовых импульсов и дешифратора, выходы которого связаны с входами блока ключей и сумматора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца. Кроме того, устройство снабжено одновибрфтором и дифференцируницим блоком, вход которого связан с вЬпсодом второго блока вычитания, а выход через одновибратор связан с триггером схемы управления. . Устройство снабжено последовательно установленными одновибратором и сумматором, вход одновибратора связан с выходом триггера схемы слежения за образованием шейки, вход сумматора связан с выходом датчика деформации, а выход .с регистратором. На фиг. 1 изоб1 ажена схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема его, измерительной части. Устройство для испытания образцов материалов на растяжение содержит пассивный t и активный 2 захваты, датчик 3 деформации, связанный с пассивным захватом 1, датчик 4 нагрузки, связанньШ с активным захватом 2, рычажно-рейтерный механизм 3 нагружения с приводом 6, схему 7 измерения деформации с выходным блоком 8 вычитания, регистратор 9 и последовательно установленные экспоненциальный преобразователь 10, второй блок 11 вычитания, вход которого связан с датчиком 5 нагрузки, и усилитель 12 мощности, выход которого связан с приводом 6, схему 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, схему 14 слежения за образованием шейки, входы которой связаны с выходом схемы 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, выходом выходного блока 8 вычитания схемы 7 измерения деформаций и выходом экспоненциального преобразователя 10, схему 15 измерения минимально го сечения образца и схему 16 управления. Схема 7 измерения деформации содержит источники 17, 18 и 19 опорного напряжения, блоки 20 и 21 логари4я4ирования, блок 22 вычитания, вхо ды которого связаны с выходами бЛоков 20 и 21 логарифмирования, причем к входу блока 21 подключен выход источника 17 опорного напряжения, а к входу бло1ка 20 - выход датчика 3 деформации, последовательно установленные экспоненциальный преобразователь 23, сумматор 24, к второму входу которого подсоединен источник 18 опорного напряжения, блок 25 логариф мир.ования и выходной блок 8 вычитания, связанный с источником 19 опорного напряжения. Схема 13.регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца выполнена в виде последовательно установленных блока 26 датчиков, блока 27 задающих генераторов, блока 28 ключей, сумматора 29 и выходного частотного детектора 30, а входы блока 28 ключей связаны с вы ходами схемы 16 управления. Схема 14 слежения за образованием шейки выполнена в виде четырех ключей 31-34, причем ключи 31 и 32 уста новлены параллельно, связанных с ним двух запоминающих элементов 35 и 36, последовательно установленных сумматора 37, блока 38 вычитания, триггера 39 и элемента НЕ 40, входы ключей 31 и 32 и блока 38 вычитания свя заны с выходами частотного детектора 30 и блока 28 ключей схемы 13 регистрации изменения площади йоперечного сечения по длине образца, вход сумматора 37 связан с выходами запоминающих элементов 3 и 36, вход клю ча 33 связан через триггер 39 с блоком 38 вычитания, выход - с экспонен циальным преобразователем 10, вХод блока ключа 3 связан с выходом элемента НЕ 40 и выходным блоком 8 вычитания схемы измерения деформации, а входы ключей 31 и 32 - с выходом частотного детектора схемы 13. Схема 15 измерения минимального сечения образца выполнена в виде последовательно установленных пикового детектора 41, блока 42 вычитания, блока 43 логарифмирования и сумматора 44 и двух источников 45 и 46 опорного напряжения, один из которых (45) связан с блоком 42 вычитания, а второй (46) - с сумматором 44, вход пикового Детектора 41 связан с выходом частотного детектора 30 схемы 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, а выход сумматора 44 - с входом ключа 33 схемы 14 слежения за образованием шейки. Схема 16 управления выполнена в виде последовательно установленных генератора 47 пускового импульса, триггера 48, генератора 49 тактовых импульсов и дешифратора 50, выходы которого связаны с входами блока 28 ключей и сумматора 29 схемы 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца. Кроме того, устройство содержит одновибратор 51 и дифференцирующий блок 52, вход которого связан с выходом второго блока 11 вычитания, а выход через.одновибратор 51 связан с триггером 49 схемы 16 управления. Устройство снабжено последовательно установленными одновибратором 53 и сумматором 54, вход одновибратора 53 связан с выходом триггера 39 схемы 14 слежения за образованием шейки, вход сумматора 54 связан с выходом датчика 3 деформации, а выход с регистратором 9. Устройство работает следующим образом. Перед испытанием на вход блока 20 логарифмирования от внешнего источника (не показан) подается напряжение, соответствующее 100%-ной деформации образца. Регулировкой напряжения на источнике 17 опорного напряжения до бившотся отсутствия напряжения на выходе блока 22 вычитания, а напряжение на источнике 18 опорного напряжения устана ливается равным напряжению на выходе экспоненциального преобразователя 23. На вход второго блока 11 вычитания подается напряжение от внешнего источника питания (не показан), подключенного вместо датчика 4 нагрузки равное напряжению, поступаю щему от датчика 4 нагрузки при усиЛИИ, равном половине начального. Напряжение на источнике 19 опорного напряжения устанавливается таким, чтобы сигнал на выходе блока 11 был равен О После включения устройства в работу образец 55 нагружается через рыч но-рейтерный механизм 5. П этом сигналы с датчика 3 деформа ции и.источника 17 опорного напряжения поступают на, входы блоков 20 и 21 логарифгмирования, выходы которых подключены к входам блока 22 вычитания, подключенного к экспоненциальному преобразователю 23, сигнал на выходе которого пропорционален отношению удлиненного образца 55 к рабочей его длине. Этот сигнал через экспоненциальный преобразователь 23 подается на сумматор 24,. где сравнивается с напряжением сигнала от источника 18 опорного напряжения,и поступает на выходной бцок 8 вычитания, где сравнивается с снгналсж от источника 19 опорного напряжения, пропорциональным начальной нагрузке на образец 55. Сигнал с выходного блока 8 вычитания подается через ключи 33 и 34 на вход экспоненциального преобразовате 1я 10, на выходе которого деформируется функция разгрузки образца 55 по мере уменьшения его сечения. Напряжение на выходе экспоненциального Преобразователя 10 сравнивается с сигналами датчика 4 нагрузки, их разность усиливается усилителем 12 и подается на привод 6, который перемещает груз механизма 5 до тех пор, пока разностный сигнал не станет равным нулю. Нагрузка снижается при этом таким образом, что механическое напряжение на образце 55 остается равным начальному. При нагружении образца 55 с помощью рычажно-рейтерного механизма 5 образец 55 начинает деформироваться, что приводит к уменьшению его сечения. Если шейка не образуется, то изменение параметров датчиков блока 26 ода1наковы, что приводит к одинаковому изменению частоты генераторов блока 27. Генераторы блока 27 с помощью ключей 28 поочередно подключаются к сумматору 29, сигнал с которого поступает на частотный детектор 30. На выходе частотного детектора 30 за один цикл работы тактового генератора 49 и дешифратора 50 выделяется ступенчатая кривая с амплитудами ступенек, пропорциональным изменению частоты. Постоянные напряжения, пропорциональные изменениям крайних емкостей по длине образца, подаются на ключи 31 и 32 соответственно, с которых они поступают на запоминающие элементы 35 и 36, а с них - на сумматор 37. На входы блока 38 вычитания поступают сигналы от суь матора 37 с частотою детектора 30. Если разность двух этих сигналов меньше нуля, то триггер 39 находится в таком состоянии, что ключ 33 закрыт, а ключ 34 открыт. Элемент НЕ 40 фиксирует состояние триггера 39 относительно ключа 34. В этом случае постоянное напряжение отслеживает схема 7 измерения деформации. В том случае, если сигнал на входе блока 38 вычитания больше нуля, то выходной сигнал блока перебрасывают триггер 39, который открывает ключ 33 и закрывает ключ 34. Сигнал с частотного детектора 30 поступает на вход пикового детектора 41, на выходе которого возникает постоянное напряжение, пропорциональное максимальному изменению площади сечения образца. Оно подается на вход блока 42 вычитания, где вычитается из постоянного напряжения, пропорционального начальной площади от источника 45 опорного напряжения. После этого разность этих двух напряжений, пррпорциональная площади сечения шейки, логарифмируется в блоке 43 логарифмирЬвания и суммируется сумматором 44 с опорным напряжением от источника 46, пропорциональным логарифму начального напряжения. Через открытьй .ключ 33 напря кёние подается на экспоненциальный преобразователь 10, с выхода которого око поступает на блок 11 вычитания, где сравнивается с сигналом от датчика 4 нагрузки, усиливается усилителем 12 мощности и поступает на привод 6. В том случае, если шейка пробегает вдоль образца и исчезает, устройство переключается в первоначальное состояние. Запуск схемы управления устройства осуществляется генератором 47 пускового импульса, который через триггер 48 запускает генератор 49 910 тактовых импульсов, управляющий работой дешифратора 50 и поочередно подключающий датчики блока 26 и соответствующие им генераторы блока 27 к сумматору 29. В момент переключения триггера 39 запускается одновибратор 53, сигнал с которого в сумматоре 54 суммируется с выходнь1м сигналом датчика 3 усилия, и на диаграмме деформация-время регистратора 9 появляются отметки в моменты, когда образуется и исчезает шейка в образце. Фиксация момента разрушения образца осуществляется следукяцим образом. 8 В момент разрушения на выходе экспоненциального преобразователя 23 появляется постоянное напряжение, так как на входе, соответствукщем датчику 4 нагрузки, оно резко падает до нуля. Сначала напряжение дифференцируется блоком 52 и запускает одновибратор 51, переключающий триггер 48. Сигнал с выхода одновибратора 51 можно использовать для выключения всего устройства. Устройство позволяет проводить испытания с высокой степенью точности в результате поддержания постоянного напряжения в образце как до образования шейки, так и при ее наличии.