Установка для испытания на усталость Советский патент 1988 года по МПК G01N3/60 

00 ГчЭ

оо

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на усталость при чистом круговом изгибе и термоциклировании.Цель изобретения - повьпаение точности путем поддержания постоянства периода термоцикла.

На чертеже представлена схема предложенной установки.

Установка сод ержит станину 1 с . двумя шпинделями 2 и 3, установленными на станине соосно. Шпиндель 2 установлен на неподвижной шарнирной опоре 4, а шпиндель 3 - на катковой опоре 5, закрепленные в соответствующих шпинделях захваты Си, механизм для создания изгибающей на грузки в виде связанных со шпинделями двух тяг 8 и 9 и тарированного груза 10, предназначенный для нагрева образца высокочастотный индуктор 11, источник 12 питания, связанный с индуктором посредством токоподводящих шин 13, при этом шины вьшолнены упругими и рас- положены в плоскости, перпендикулярной плоскости тяг 8 и 9, две скобы 14 и 15, охлаткдающее сопло 16, источник 17 подачи охлаждаюш;ей среды, генератор 18 токов высокой частоты и командный прибор 1.9.

Установка работает следующим образом.

Устанавливают образцы в захватах испытательной машины и нагружают его изгибающей нагрузкой путем установки груза 10. При этом корпуса шпинделей проворачиваются относительно опор и ось образца искривляется, образуя стрелу прогиба g. При этом скобы 14 и 15-опускаются и заставляют упругие шины 13 изгибаться, что приводит к смещению головки высокочастотного индуктора 11 в соответствии с новым положением оси образца Далее образец, нагруженньй чистым изгибом, приводится во вращение. В по- луцикле нагрева командный прибор 19 отключает генератор 18 токов высокой частоты и включает источник 17 ох- лаждакмцей среды, которая через сопло 16 поступает к образцу. В процессе испытаний вследствие повреждаемости, а также при нагреве происходит падение его изгибной жесткости и уве личение стрелы прогиба образца. Это увеличивает угол наклона шпинделей 2 и З.и, соответственно, смещает скобы 14 и 15 вниз, которые благодаря их креплению на корпусах итинде- лей на цилиндрических шарнирах, оси которых перпендикулярны осям шпинделей, изгибают шины 13 лишь в вертикальной плоскости вниз. При этом обеспечивается стабильность температурного режима образца, так как головка индуктора отслеживает смещение рабочей части образца и остается ей соосной.

Пример расчета соотношения, обеспечивающего соосность головки индуктора и образца при изгибе и термоциклировании.

Изгибная жесткость скоб на порядок превышает изгибную жесткость шин т.е. они практически не дефоръ руют- ся, и точки контакта скоб с шинами смещаются вниз на такую же величину, как и точки крепления скоб к встреч- ньш концам корпусов шпинделей. При таком конструктивном исполнении угол 9 наклона концевого участка 1 шины должен быть таким, чтобы смещение головки индуктора вниз лишь за счет наклона участка 1 равнялось стреле пр огиба f g. обр а 3 ца.

Известно, что при чистом изгибе стрела прогиба образца в упругой области равна

oS

М12

8Ei:p

(1)

где М - изгибающий моментJ

1 - общая длина образца между

захватамиJ

Е - модуль упругости-, 1рр- приведенный момент инерции в общем случае переменного по длине поперечного сечен образца.

Угол поворота концов образца (в месте зажимов) равен

Ml

2Ei

(2)

пр

Очевидно, что угол равен углу поворота корпуса шпинделя относительно опоры. Поэтому при нагружении вертикальное смещение вниз концов образца и, соответственно, точек контакта скоб с шинами равно

Ь 0

oSp

ЬМ1 2El

(3)

пр

Рассматривая шину как консольную балку постоянного по длине сечения, что в данном случае имеет место, найдем в уйругой области угол поворота шины бу в точке ее контакта со скобой по известному смещению f,,. этой

стрелы прогиба образца в процессе испытаний головка 9 индуктора располагается соосно с рабочей частью образца 2.

Фо.рмула изобретения

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на усталость при чистом круговом изгибе и термоциклировании. Цель изобретения - повьпйение точности путем поддержания постоянства периода термоцикла. Захваты 6 и 7 образца установлены в шпинделях 2 и 3 на станине 1. Груз 10 создает изгиб- ную нагрузку на образце. Индуктор 11 и сопло 16 создают термоциклическую нагрузку на образце. Скобы 14 и 15 определенным образом установлены на шпинделях 2 и 3 и шинах 13, изгибают последние при прогибе образца в плоскости, перпендикулярной действию нагрузк:и. Синхронное изменение угла прогиба шин и образца при испытании создает возможность отслеживания головкой индуктора рабочей части образца и оставаться ей соосной. 1 ил. (Л

3 fu, ЗЬМ1

2 т:

1ыЕ1пр

(4)

Смещение головки индуктора лишь за счет наклона участка 1. равно

т QU X

ЬМИк

EInp-li

(5)

Головка индуктора отслеживает прогиб образца в случае равенства (1) и т.е.

(5)

ЗЬМИк

МР пр

после упрощений

SEIn Elnp-1,,

IK

Ти,

1

6b

Полученное соотношение не зависит от закона изменения площади поперечного сечения по длине образца и от температуры образца. Учитывая, что в нашем случае из-за расположения ци- линдрических шарниров на встречных концах корпусов шпинделей 1 а, окончательно получим

1к l7

а 6Ь

(6)

Таким образом, если на предложенной установке вьщерживается соотношение (6) между основными геометрическими размерами, то вне зависимости от массы груза 4 и изменения

иб

ит чци-

Установка для испытания на уста Q лость при ЧИСТОМ круговом изгибе и термоциклировании, содержащая станину с шар1шрно установленными на ней соосными шпинделями, один из которых имеет возможность осевого пе-

5 ремещения, закрепленные в боответст- вуюшлх шпинделях захваты, механизм для создания изгибающей нагрузки, связанный со шпинделями посредством тяг, предназначенный для нагрева об- 5), 20 разца высокочастотный индуктор, связанный с ним посредством токоподводя- щих шин источник питания и охлаждающее сопло, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения точности

25 путем поддержания постоянства периода термоцикла, токоподводящие шины вьтолнены упругими и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости тяг, а установка снабжена двумя ско30 бами, один конец каждой из которых шарнирно закреплен на соответствующем захвате, а другой - на соответствующей шине, при этом

35

6Ь

где 1 - расстояние от оси шпинделей; до точки контакта скоб с пм - нами-,

1щ - расстояние от точки контакта скоб с шинами до точки , соединения шин с источником;

а - расстояние между захватами;

b - расстояние от захвата до оси шарнира, на котором установлен шпи.ндель.