Способ оценки энергии,рассеянной в испытуемом образце при его циклическом нагружении Советский патент 1986 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к испытаниям материалов на усталостную прочность при циклическом нагружении испытуемого образца.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и измерение энергии при сложно-напряженном состоянии образца путем учета работы напряжений изгиба на деформ.ациях растяжения-сжатия и работы напряжений растяжения-сжатия на деформациях изгиба.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - схема включения тензорезисторных датчиков для выделения напряжений изгиба; на фиг. 3 - то же, для выделения напряжений растяжения-сжатия.

Устройство для реализации способа содержит механизм 1 возвратно-поступательного движения, рычажный механизм 2 с неподвижной опорой 3 и рычажный механизм 4 с подвижной опорой 5, рычажный механизм 2 жестко соединен с динамометром 6, предназначенным для измерения напряжения изгиба, а рычажный механизм 4 жестко соединен с динамометром 7, предназначенным для измерения напряжений растяжения-сжатия. Образец 8 концами жестко соединен с динамометрами 6 и 7, на нем установлены тензорезисторные датчики 9 и 10, предназначенные для измерения деформация изгиба образца, и тензорезисторные датчики 11 и 12, предназначенные для измерения деформаций растяжения-сжатия образца. На динамометре 6 установлены тензо- резисторные датчики 13 и 14, с помощью которых измеряют деформации изгиба динамометра, а так как динамометр выполнен из материала с совершенными упругими свойствами, то сдвигом фаз между напряжениями и деформациями в нем можно пренебречь и принять выходной сигнал тензорезисторных датчиков 13 и 14 пропорциональным напряжениям изгиба образца 8. Аналогично на динамометре 7 установлены тензорезисторные датчики 15 и 16, которые обеспечивают измерение напряжений растяжения-сжатия образца 8.

Для выделения деформаций изгиба из деформаций, действующих на образец 8 и динамометр 6, тензорезисторные датчики 13 и 14 динамометра 6 и датчики 9 и 10 образца включают в смежные плечи моста (фиг. 2). Для выделения деформация растяжения-сжатия датчики 15 и 16 динамометра 7 и датчики 11 и 12, установленные на образце 8, включают в одно плечо тензо- резисторного моста (фиг. 3).

Реализация способа с помощью данного устройства осуществляется следующим образом.

Механизм 1 возвратно-поступательного движения совершает перемещение за счет внешнего привода (не показан) и приводит

в движение рычажные механизмы 2 и 4, которые через динамометры 6 и 7 изгибают испытуемый образец 8. Так как динамометр 7 соединен с рычажным механизмом 4, , установленным на подвижной опоре 5, то за счет инерционных масс рычажного механизма 4 на образец 8 действуют не только изгибающие силы, но и силы. Создающие напряжения растяжения-сжатия. Измерения напряжения изгиба осуществляет дина мометр 7. Деформации изгиба образца 8 измеряют тензорезисторными датчиками 9 и 10, закрепленными на образце и включенными в мостовую схему, изображенную на фиг. 2. Деформации напряжений растяже5 ния-сжатия образца 8 измеряют тензорезисторными датчиками 11 и 12, закрепленными на нем и включенными по схеме, изображенной на фиг. 3.

Сущность способа заключается в том, что независимо измеряют деформации и

0 напряжения за счет изгиба и деформации и напряжения за счет растяжения-сжатия. Это позволяет вычислить энергию, рассеянную в образце по площади петли гистерезиса, построенной в координатах напряжение-

5 деформация. Напряжения и деформации за счет изгиба и за счет растяжения-сжатия измеряют независимо, что позволяет учесть энергию, рассеянную в образце не только за счет изгиба и растяжения-сжатия, но и энергию, рассеянную в результате работы

0 напряжений изгиба на деформациях растяжения-сжатия, и работу напряжений растяжения-сжатия на деформациях изгиба. Общую энергию определяют как сумму всех долей рассеянной энергии. Выходные напряжения с динамометров и датчиков деформаций образца поступают на регистрирующую аппаратуру (не показана), после чего строят четыре петли гистерезиса в координатах деформация-напряжение соответственно: деформация изгиба и напряжения

0 изгиба; деформация растяжения-сжатия и напряжения растяжения-сжатия; деформация изгиба-напряжения растяжения-сжатия; деформация напряжения-сжатия-напряжения изгиба.

5 Вычисляют площади петель гистерезиса и, суммируя составляющие, вычисляют энергию, рассеянную в образце при циклическом нагружении.

Предлагаемый способ обеспечивает по- лучение достоверной информации о рассеянной в образце энергии в условиях сложно- напряженного нагружения образца циклической нагрузкой.

Формула изобретения

Способ оценки энергии, рассеянной в испытуемом образце при его циклическом нагружении, основанный на измерении деформаций и напряжений образца за время цикла нагружения и вычислении энергии по площади петли гистерезиса в координатах напряжение-деформация, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и измерения энергии при сложно-напряженном состоянии образца, независимо измеряют деформации и напряжения изгиба и деформации и напряжения

растяжения-сжатия, вычисляют доли энергии, рассеянной в образце за счет изгиба, за счет растяжения-сжатия, и энергию, рассеянную в результате работы напряжений изгиба на деформациях растяжения-сжатия и напряжений растяжения-сжатия на деформациях изгиба, общую энергию определяют как сумму всех долей рассеянной энергии.

;Л Л Л

/У yCU/7C//77e/7/ff

Л

70 12

.1.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области испытания материалов на усталостную прочность при циклическом нагружении испытуемого образца. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет измерения полной энергии, рассеиваемой в образце при сложно-напряженном состоянии образца при нагружении путем учета работы напряжений изгиба на деформациях растяжения-сжатия и работы напряжений растяжения-сжатия на деформациях изгиба. Сущность способа заключается в том, что независимо измеряют деформации и напряжения изгиба и деформации и напряжения растяжения-сжатия в испытуемом образце. По результатам измерений вычисляют доли рассеянной энергии за счет изгиба, за счет растяжения-сжатия и за счет работы напряжений изгиба на деформациях растяжения-сжатия и работы напряжений растяжения-сжатия на деформациях изгиба. Энергию вычисляют по площади петли гистерезиса, построенной в координатах деформация-напряжение. Суммируя упомянутые доли энергии, определяют полную энергию, рассеянную в образце при циклическом нагружении. 3 ил. а (Л ю сд 00 4

(риг.1

Rro

фиг. 2

KB

фиг.З