Устройство для испытаний на усталость образцов материалов и изделий Советский патент 1985 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания на усталость материалов и изделий. Известно устройство для испытаний образцов изделий, содержащее последовательно, соединенные задающий генератор, усилитель мощности, возбудитель колебаний, индикатор резонанса, блок автоматической подстройки частоты и аппаратуру регистрации 1. Недостатком данного устройства является невозможность автоматического определения предела усталости изделия. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для испытаний на усталость образцов материалов и изделий, содержащее возбудитель колебаний, датчик колебаний, регистрирующий прибор, интегратор, выпрямитель, управляемый аттенюатор и регулятор установки начального коэффициента передачи 2. Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения предела усталости и невозможность автоматического его определения. Цель изобретения - повыщение точности измерения предела усталости и автоматизация его определения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытаний на усталость образцов материалов и изделий, содержащее возбудитель колебаний, датчик колебаний, регистрирующий прибор, интегратор, выпрямитель, управляемый аттенюатор и регулятор установки начального коэффициента передачи, снабжено блоком управления, преобразователем напряжение-частота, смесителем, четырьмя ключами, двумя запоминающими элементами, двумя формирователями, двумя логическими инверторами, двумя триггерами, элементом ИЛИ, элементом совпадения, двумя компараторами, двумя дещифраторами, цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), тремя дифференциаторами, двумя счетчиками, вторым выпрямителем, частотомером и пороговым элементом, первый выход блока управления через первый формирователь, интегратор, первый ключ, первый запоминающий элемент, смеситель и преобразователь напряжение-частота соединен с входом управляемого аттенюатора, выход датчика колебаний через первый выпрямитель соединен с входами первого дифференциатора и запоминающего элемента, а также через третий ключ - с входами первого счетчика, частотомера и второго выпрямителя, выход первого дифференциатора через первый компаратор соединен с первым входом первого триггера, а через второй дифференциатор и второй компаратор - с первым входом элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход - с первым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего ключей и через первый логический инвертор - с управляющим входом второго ключа, выход третьего ключа через первый счетчик, первый дешифратор и второй счетчик соединен с входами второго дешифратора и ЦАП, выход первого дешифратора также соединен с управляющим входом первого счетчика, выход ЦАП соединен с вторым входом смесителя и через второй формирователь и второй логический инвертор - с управляющим входом четвертого ключа, выход второго дещифратора соединен с первым входом регистрирующего прибора, второй вход которого соединен с вторым выходом первого дещифратора, а третий - с выходом второго запоминающего элемента, выход второго выпрямителя через третий дифференциатор, четвертый ключ и пороговый элемент соединен с управляющим входом частотомера, а выход четвертого ключа соединен также с управляющим входом второго запоминающего элемента. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для испытаний на усталость образцов материалов и изделий содержит возбудитель 1 колебаний, датчик 2 колебаНИИ, регистрирующий прибор 3, управляемый аттенюатор 4, регулятор 5 установки начального коэффициента передачи, блок 6 управления, преобразователь 7 напряжение-частота, интегратор 8, смеситель 9, ключи 10-13, запоминающие элементы 14 и 15, формирователи 16 и 17, логические инверторы 18 и 19, триггеры 20 и 21, элемент ИЛИ 22, элемент 23 совпадения, компараторы 24 и 25, дещифраторы 26 и 27, ЦАП 28, дифференциаторы 29-31, счетчики 32 и 33, выпрямители 34 и 35, частотомер 36 и пороговый элемент 37. Устройство работает следующим образом. Блок 6 управления выдает короткий импульс, который поступает на формирователь 16. Прямоугольный импульс формирователя 16 интегрируется интегратором 8. Через открытый ключ 10 и запоминающий элемент 14 это линейно изменяющееся напряжение посту., пает на первый вход смесителя 9 и далее на преобразователь 7 напряжение-частота, с выхода которого сигнал через управляемый аттенюатор 4 поступает на возбудитель 1. Таким образом, образец нагружается при повыщающейся частоте с начальной нагрузкой, заданной через аттенюатор 4 с регулятора 5 установки начального коэффициента передачи. Колебания образца воспринимаются датчиком 2 колебаний, выпрямляются выпрямителем 34 и дважды дифференцируются дифференциаторами 29 и 30. При переходе через ноль первой производной амплитудночастотной характеристики срабатывает компаратор 24, при переходе через ноль второй производной срабатывает компаратор 25. Компаратор 24 устанавливает триггер 20 в состояние, соответствующее

логической «1, и она поступает на второй вход элемента 23 совпадения, а при срабатывании компаратора 25 на первый вход элемента 23 совпадения также поступает сигнал, соответствующий логической «1, который с его выхода переводит триггер 21 в состояние, соответствующее логической «1, ключ 10 запирается, а в запоминающем элементе 14 сохраняется предшествующее значение, сигнал, соответствующий логической «1, с выхода триггера 21 открывает ключ 11 и на .аттенюатор 4 добавляется открывающее его постоянное напряжение с второго выхода блока 6 управления. Сигналом с датчика 2 колебаний открывается ключ 12 и начинается счет периодов сигнала счетчиком 32. При наборе заданного дещифратором 26 числа периодов происходит сброс счетчика 32 в исходное состояние, а регистрирующий прибор 3 индицирует число периодов колебаний. Счетчик 33 считает число циклов, которое преобразуется ЦАП 28 в аналоговую величину, подаваемую на второй вход смесителя 9 и являющуюся причиной ступенчатого возрастания частоты колебаний образца. С дешифратора 27 снимается информация о числе циклов. В момент ступенчатого изменения сигнала ЦАП 28 формирователем 17 формируется импульс, который инвертируется логическим инвертором 18 и запирает ключ 13. Сигнал с датчика 2 через ключ 12, выпрямитель 35, дифференциатор 31 и через ключ 13 поступает на пороговый элемент 37. Как только начнется рост амплитуды колебаний выше установленного порога, соответствующего достижению предела усталости, вырабатывается сигнал управления частотомером 36. Одновременно в запоминающем элементе 15 фиксируется и передается на регистрирующий прибор 3 амплитуда, соответствующая пределу усталости. При этом сигнал с выхода порогового элемента 37 поступает на первый вход элемента ИЛИ 22 и устанавливает триггер 20 в состояние, соответствующее логическому «О, а весь процесс повторяется сначала.

20

Изобретение позволяет повысить точность определения предела усталости и автоматизирует процесс испытания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ, содержащее возбудитель колебаний, датчик колебаний, регистрирующий прибор, интегратор, выпрямитель,, управляемый аттенюатор и регулятор установки начального коэффициента передачи, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения предела усталости и автоматизации его определения оно снабжено блоком управления, преобразователем напряжение-частота, смесителем, четырьмя ключами, двумя запоминающими элементами, двумя формирователями, двумя логическими инверторами, двумя триггерами, элементом ИЛИ, элементом совпадения, двумя компараторами, двумя дешифраторами, цифроаналоговым преобразователем, тремя дифференциаторами, двумя счетчиками, вторым выпрямителем, частотомером и пороговым элементом, первый выход блока управления через ггервый формирователь, интегратор, первый запоминающий элемент, смеситель и преобразователь напряжение-частота соединен с входом управляемого аттенюатора, выход датчика колебаний через первый выпрямитель соединен с входами первого дифференциатора и запоминающего элемента, а также через третий ключ - с входами первого счетчика, частотомера и второго выпрямителя, выход первого дифференциатора через первый компаратор соединен с первым входом первого триггера, а через второй дифференциатор и второй компаратор - с первым входом элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход - с первым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего ключей и через первый логический инвертор - с управляющим входом второго ключа, выход третьего ключа через первый счетчик, первый дешифратор и второй счетчик соединен с входами втоS рого дещифратора и цифроаналогового преобразователя, выход первого дещифратора (Л также соединен с управляющим входом первого счетчика, выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом смесителя и через второй формирователь и второй логический инвертор - с управляющим входом четвертого ключа, выход второго дешифратора соединен с первым входом регистрирующего прибора, второй вход которо05 го соединен с вторым выходом первого дешифратора, а третий - с выходом втоел со рого запоминающего элемента, выход второго выпрямителя через третий дифференциатор, четвертый ключ и пороговый элемент соединен с управляющим входом частотомера, а выход четвертого ключа соединен также с управляющим входом второго .запоминающего элемента.