Устройство для определения рассеянной энергии в материале при циклическом нагружении Советский патент 1985 года по МПК G01N3/32 

1 Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а име но к успройствам для определения рассеянной з ергии в материалах при циклическом нагружении, Целью изобретения является рас;Ширение объема получаемой информации путем определения рассеянной энергии от растяжения или сжатия при несимметричных циклах нагружения и средней энергии за один цикл нагружения. Па чертеже представлена структурная схема устройства для определения рассеянной энергии в материале при циклическом нагружении. Устройство содержит подвижный и неподвижный захваты 1 и 2 для крепления образца 3, механизм 4 для циклгчрского нагружения образца 3, г:вяза П1ый с подвшкным захватом 1 , измеритель скорости деформации, включающий последовательно соеди11О нь с преобразователь 5 ускорени поедвари епьньш усилитель 6 и инrerpaiop 7, измеритель усилия, включак1ций последовательно соединен преобразователь 8 силы и предпарптел.ьный усилитель 9 также связаипь й с подвижным захватом 1 образ ца 3, блок вычисления энергии, подключ 1-:11ьл 1 к выходу измерителей скорости д,еформадии и усилия, задатчик числа циклов измерения, имеюп(Ий управляем ш ключ 10, и индикатор 1 1 BjiOK вычисления энергии содержит устройство 12 для выделения полярно ти, вход которого через управляемьй ключ 10 соединен с измерителем усилий, подключенные к выходам устроистваДЛЯ выделения полярности две цепи, каждая из которых включает умножитель 13 (14). второй вход которого подключен к выходу измерителя скорости деформаций, усилитель 15 (16) с регулируемым коэффициенто усиления и интегратор 17 (18), и сумматор 19, выходы которого подклю чены к выходам интеграторов 17 и 18 а выход - к индикатору 11. Задатчик числа циклов измерения содер;«ит последовательно соединенные блок 20 формирования импульсов, счетчик 21 с управляю1цим входоь:, де ишфратор 22, коммутатор 23 и блок 24 управления, имеющий два входа и два выхода, и управляемый ключ 10,, шрячег- второй вход блока 24 управ42ения соединен с выходом блока 20 формирования импульсов, первый выход блока 24 управления соединен с управляющим входом управляющего клю-, ча 10, а второй выход блока 24 управления соединен с управляющим входом счетчика 21. Для регистрации величины статического усилия при несимметричном цикле знакопеременного нагружения устройство содержит последовательно соединенные и связанные с подвижным захватом 1 образца 3 преобразователь 25 статического усилия, предварительный усилитель 26 и индикатор 27. Устройство работает следующим образом. При действии нагрузки, создаваемой механизмом 4 для циклического нагружения, образец 3 циклически деформируется. Установленный на подвижном захвате 1 образца преобразователь 5 ускорения регистрирует ускорение захвата, и сигнал, пропорциональный этому ускорению, поступает через предварительный усилитель 6 на вход интегратора 7. На выходе этого интегратора образуется сигнал, пропорциональный скорости деформации. Одновременно преобразователи 8 и 25 усилий, установленные на подвижном захвате 1, регистрируют соответственно динамическую и статическую составляющие нагрузки. Приложенной к образцу 3. Величина статической составляющей контролируется С помощью индикатора 27, который через предварительный усилитель 26 подключен к выходу преобразователя 25, а сигнал, пропорциональный динамической составляющей силовой нагрузки, через усилитель 9 и управляемьш ключ 10 поступает в блок вычислен Ш рассеянной энергии. В этом блоке происходит обобщенное 1-штегрирование динамического усилия (пли при учете поперечной площади образца - напряжение) по параметру деформации, осуществляемое по формуле.dt о

3

где ij(t) P3(t)/F - переменные напряжения в образце, равные отношению динамической составляющей Pd { нагрузки к площади F поперечного сечения образца; (Jpt)- напряжение при растяжении(3(t) - напряжение при

сжатгш;

JSp/(1i;d8 /c/t - скорости деформаци при растяжении и сжатии соответственно;

tp+f -Т- период колебаний динамической составляющей нагрузки В общем случае dp c5Sp/di # c .

Положительная часть периода сигнала, пропорционального Pd(i), с одного выхода устройства 12 через умножитель 13, усилитель 15 и интегратор 17 поступает на один вход сумматора 19, Отрицательная часть сигнала, пропорционального Pj(t), с другого выхода устройства 12 поступает через умножитель 14, усилитель 16 и интегратор 18 на другой вход сумматора 19, После установки коэффициентов передачи усилителей 15и 16 на входе сумматора 20 сформирует.ся сигнал, соответствующи интегралам в формуле (1), а на его выходе образуется сигнал, пропорциональный рассеянной энергии В., Результат визиализируют на индикаторе 1 1 ,

Число циклов или периодов, за которые требуется определить суммарную рассеянную энергию, устанавливается задатчиком числа циклов . измерения. Для этого из сигнала, пропорционального динамической составляющей силовой нагрузки, блоком 20 формируются импульсы, соответствующие началу каждого периода. Эти

87004-4

импульсы поступают на один вход счетчика 21, работой которого управляет блок 24 управления. При нажатии кнопки пуска импульс с одно5 го выхода блока 24 управления поступает на управляющий вход счетчика 21 и приводит его в действие. На другом выходе блока 24 управления импульс образуется только после

0 появления первого после нажатия кнопки импульса с выхода блока 20 формирования импульсов, в свою очередь, соединенного с одним входом блока 24 управления. Образовавшийся

5 импульс открывает управляемый

ключ 10, и сигнал с выхода усилителя 9 поступает на вход устройства 12 для выделения полярности, Счет чиком 21 подсчет импульсов, поступающих с выхода блока 20 формирования импульсдв, ведется до тех пор, пока не появится импульс на контакте, который соответствует заданному числу циклов, дешифратора 22, Так как

5 заданное число циклов заранее устанавливается на коммутаторе 23, то в этот момент импульс с выхода дешифратора 22 поступит через коммутатор

23на вход блока 24 управления,

Q При наличии этого импульса блоком

24управления вырабатьгоается командный импульс, закрывающий ключ 10,

и другой импульс, устанавливающий и фиксирующий в начальном положении счетчик 21,

Установка заданного числа циклов на коммутаторе 23 производится совместно с установкой соответствующих коэффициентов передачи усштите0 лей 15 и 16, Если определяется количество рассеянной энергии за и циклов, то коэффициенты передачи . Если же определяется среднее значение D за И циклов, то коэффи5 циенты передачи .Выключение одного или другого усилителя позволяет определить рассеянную энер- -тию только от усилий растяжения или сжатия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯННОЙ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЛШНИИ, содержащее подвижный и неподвижный захваты для закрепления образца, механизм для циклического нагружения образца. связанный с подвижным захватом, ,измерители скорости деформации и ycIiлия, такжег связанные с подвижным захватом, блок вычисле1 ия энергии, подключен1 ый к выходу измерителей скорости деформации и усилия, задатчик числа циклов измерения, имеющий управляемьм ключ, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения объема получаемой информации путем определения рассеянной энергии от усилий растяжения или сжатия при несимметричных циклах нагрьокения и е 5S средней энергии за один цикл нагружения, блок вычисления энергии содержит устройство для вьщеления поляр Л-Ш5Й ности, вход которого через управляе%1ЭТ ключ соединен с измерителем- усилия, подключенные к выходам устройства для выделения полярности две цепи, каждая из которых содержит.умножитель, второй вход которого подключен к выходу измерителя скорости деформации, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и интегратор, и сумматор, входы которого подключены к выходам интеграторов цепей, а выход - к индикатору.