Установка для испытания листовых материалов на усталость при плоском напряженном состоянии Советский патент 1984 года по МПК G01N3/34 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов а именно, к установкам для испытания листовых материалов на усталость, и может использоваться при изучении поведения листовых материалов в усло виях плоского напряженного состояния Известна установка для испытания листовых материалов на усталость, содержащая нагружающее устройство в виде электродинамического силовозбудителя, захваты для крепления образца, упругий элемент в виде скобы, соединённый с захватами и установленный на нагружающем устройстве IJ . Установка позволяет проводить испытания лишь при одноосном растяжении-сжатии, в то время как для листовых материалов наиболее характерным является плоское напряженное состояние. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для испытания листовых материалов на усталость при плоском напряженном состоянии, содержащая нагружающее устройство, взаимодейств ющий с ним упругий кольцевой элемент из одного кольца и соединенные с последним две пары захватов крестообразного образца листс вого материа ла, в которых нагружающее устройство включает привод вала с ротором, внут ри которого размещены клиновой разжимной элемент в виде усеченной четырехгранной пирамиды и ползуны с нажимными роликами, контактирующими с внутренней поверхностью упругого кольцевого элемента, взаимо действующего своей внешней.поверхностью с захватами крестообразного образца листового материала. В установке имеется устройство для сообщения клиновому разжимному элементу осевых пермещений, включающее торцевой кулачок и взаимодействующий с ним подпоужиненный толкатель, пружина которого оперта на разжимной элемент С2. Установка позволяет испытьюать образца при двухосном пульсирующем растяжении. Однако конструкция нагру жающего устройства и упругого кольцевого элемента не дает возможг йости независимого приложения нагруз ки по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Цель изобретения - расширение возможностей путем обеспечения независимого приложения нагрузки по двум вз,аимно перпендикулярным направлениеям. Указанная цель достигается тем, что в установке для испытания листовых материалов на усталость при плоском напряженном состоянии, содержащей нагружающее устройство, взаимодействующий с ним упругий кольцевой элемент и соединенные с пчследним две пары захватов крестообразного образца листового материала, упругий элемент выполнен в виде трех соосно расположенных колец, крайние из которых связаны между собой и соединены с внутренней стороны с одной парой захватов, а среднее соединено с внутренней стороны с другой парой захватов, нагружающее устройство выполнено в виде двух электромагнитных силовозбудителей, установленных во взаимно перпендикулярных наЦравлениях, а установка снабжена приспособлениями для передачи нагрузки от силовозбудителей к упругому элементу, одно из которых соединено снаружи со средним кольдом, а вторфе соединено снаружи с крайними кольцами. . Каждое из приспособлений для передачи нагрузки от силовозбудителей к упругому элементу выполнено в. виде стержня, соединенного одним концом с упругим элементом, диска, жестко установленного на другом конце стержня, и размещенных на стержне сменных грузов. Такое выполнение зПругого элемента и нагружающего устройства позволяет проводить усталостные испытания листовых материалов при двухосном 1эастяжении-сжатии с независимым приложением нагрузки по двум взаимно перпендикулярным направлением. На фиг. 1 представлена установка для испытания листовых материалов на усталость при плоском напряженном состоянии, общий вид; на фиг. 2 установка,- вид сверху. Установка содержит основание I, на котором размещены нагружающее устройство в виде электромагнитных, силовозбудителей 2 и 3, установленных во взаимно перпендикулярных направлениях, две пары захватов 4,5 и 6,7 крестообразного образца 8 листового материала и упругий кольцевой элемент, выполненный в виде трех соосно расположенных колец 9 - П, крайние из которых ( 9 и 11) связаны между собой и соеди нены с внутренней стороны с одной парой захватов 6 и 7, а среднее кольцо 10 соединено с внутренней стороны с другой парой захватов 4 и 5. В установке имеются приспосо ления для передачи нагрузки от сило возбудителей 2 и 3 к упругому кольц вому элементу, одно из которых соединено снаружи со средним кольцо 10, а второе соединено снаружи с крайними кольцами 9 и II, причем каждое из приспособлений соответственно выполнено в виде стержня 12 или 13, соединенного одним концом с упругим элементом, диска 14 или 15, жестко установленного на другом конце стержня 12 или 13, и размещен ных на стержне 12 или 13 сменных грузов 16 или 17. Захваты скреплены с упругим элементом с помощью крепежных деталей 18-21. Крайние кольца 9 и 11 жестко связаны между собой деталями 18 и 2 и образуют единое составное кольцо, суммарная жесткость которого равна жесткости среднего кольца 10, . при этом кольца 9 и 11 опираются посредством деталей 18 и 20 на основание 1, а среднее кольдо 10 Опирается на основание 1 посредство деталей 19 и 21 и не взаимодействуе с крайними кольцами 9 и 11. Электро магнитные силовозбудители 2 и 3 эле трически связаны с индивидуальными силовыми усилителями 22 и 23, подключенными к фазовращателю 24, на который поступают сигналы от двух задающих генераторов 25 и 26, имеющих общий счетчик 27 циклов. Установка содержит также комплекс 28 измерительной аппаратуры с тензодатчиками 29, прикрепляемыми к поверхности образца 8. Установка работает следующим образом. Выходные сигналы с задакяцих генераторов 25 и 26 через фазовращатель 24 подаются на вход усилителей 22 . и 23, а затем на вход электромагнитных силовозбудителей 2 и 3, возбуждающих резонансные колебания колец 9 , 11 и 10, которые через захваты 4 и 7 передаются на образец.8. Напряженно-деформированное состояние образца 8 регистрируется с помощью тензодатчиков 29 и комплекса 28. Резонансные свойства установки в основном определяются жесткостью упругого элемента. Поэтому при развитии микроповреждений в,материале образца 8 в процессе испытания резонансная частота практически, не изменяется и отпадает необходи-. мость в ее автоподстройке. Наличиесменных грузов 16 и 17 позволяет сравнительно просто варьировать резонансную частоту.. Предлагаемая установка позволяет проводить испытания как при одноосном, так и при двухосном растяжении- сжатии,кроме того,вследствие независимости колебаний по двум взаимно перпендикулярным направлениям позволяет регулировать как амплитуду, так и фазу этих колебаний при изучении реальных процессов, происходящих в листовых конструкционных материалах в условиях эксплуатации.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ ПЛОСКОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ, содержащая нагружающее устройство, взаимодействующий с ним упругий кольцевой элемент и соединенные с последним две пары захватов крестообразного образца листового материала,отличающаяся тем, что, с целью расширения возможностей путем обеспечения независимого приложения нагрузки по двум взаимно перпендикулярным направлениям, упругий элемент выполнен в виде трех соосно расположенных колец, крайние из которых связаны мелоду собой и соединены с внутренней стороны с одной парой захватов,а среднее соединено с внутренней стороны с другой парой захватов, нагружающее устройство выполнено в виде двух электромагнитных силовозбудителей, установленных во взаимно перпендикулярных направлениях, а установка снабжена приспособлениями для передачи нагрузки от силовозбудителей к упругому элементу, одно из которых соединено снаружи со средним кольцом, а другое соединено снаружи с крайними кольцами. (Л 2. Установка по п. 1, о т л и чающаяся тем, чтр каждое из приспособлений для передачи нагрузки от силовозбудителей к упругому эле§ менту выполнено в виде стержня, соединенного одним концом с упругим элементом, диска, жестко установленного на другом конце стержня, и раз00 мещенных на стержне сменных грузов, tc со О1