Установка для усталостных испытаний образца при сложном напряженном состоянии Советский патент 1990 года по МПК G01N3/34 

Фиг.1

Изобретение относится к области испытаний материалов, к установкам для усталостных испытаний образцов при сложном напряженном состоянии.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний как при симметричном изгибе, так и асимметричном изгибе с кручением, а также обеспечение как мягкого, так и жесткого режимов нагружения.

На фиг. 1 представлена схема установки; на фиг. 2 - схема устройства цангового захвата.

Испытуемый образец 1 закреплен в захвате 2, жестко соединенном с основанием 3, На консольном хвостози- ке образца 1 установлен второй захват - комбинированный захват 4, на котором установлен узел, который включает в себя дебаланс 5, установленный на рычаге 6f соединенным втулкой с подшипником 7 и шкивом 8. Подшипник 7 установлен на захвате 4, который шарнирно соединен с нагружающей пружиной 9.

Таким образом, механизм нагружения круговой изгибной нагрузкой выполнен в виде соосного захвата од- нодебалансного вибровозбудителя, рычаг 6 которого перпендикулярен оси образца, а механизм статического изгиба - в виде пружины 9.

Упругая тяга 10 одним концом соединена с захватом 4, а вторым - с механизмом осевого нагружения в виде пружины 11 с гайкой 12 и кручением рычага 13 с нагружающей пружиной 14. Винтовые микрометрические регулируемые упоры 15 связаны с захватом 4 в месте соединения с упругой тягой 10.

Муфельная электропечь (или герметизированная камера с агрессивной средой) устанавливается на основании 3.

Таким образом, механизм нагружения содержит соосную захватам тягу 10, а механизм нагружения крутящей нагрузкой выполнен в виде рычага 13 с пружиной 14. Упоры 15 играют роль измерителя прогиба образца и ограничителей прогиба для обеспечения жесткого режима нагружения.

Образец 1 установлен в разжимной цанге 16 с наружным конусом и внутренними кольцами выступа i, входящими в кольцевую канавку на хвостовике образца. Конусная втулка 17 расположена на наружной конической поверхности цанги 16, а втулка 18 и

подшипник 7 - на цилиндрическом

участке цанги 1б„ Подшипник 7 установлен внутри шкива 8 и закреплен стопорным кольцом 19.

Дебаланс 5 установлен на рычаге 6,

соединенном со шкивом 8. Упругая тяга 10 ввернута в хвостовик 16 и упирается в торец внутреннего кольца подшипника 7.

Для уменьшения массы колеблющейся

5 системы шкив 8 изготавливается из

алюминиевого сплава (дюраль), а втулки 17 и 18, рычаг 6 и тяга 10 - из титанового сплава. Для увеличения жесткости образец выполняется корот0 ким, специальной конструкции (фиг.2) Установка работает следующим образом.

Определяют вес груза Р для статического нагружения изгибом, устанав5 ливают образец 1 и с помощью пружины 9 нагружают его, после чего измеряют прогиб микрометрическим упором 15.

Затем гайкой 12 создают натяжение

Q пружины 1 1 статического нагружения силой N на образец 1. Б результате исходный прогиб образца от силы Р уменьшится.

Увеличением нагрузки Р восстанавливают исходный прогиб образца, контролируя прогиб с помощью верхнего микрометрического винта 15.

Устанавливают на рычаг 6 дебаланс массой т, соответствующей изгибной 0 циклической нагрузке. При этом необходимо прокорректировать либо величину массы дебаланса, либо величину радиуса г его установки (га и г - в сторону увеличения) пропорционально 5 увеличению груза Р в результате разгружающего действия растягивающей нагрузки N.

Создают пружиной 14 крутящий момент и нагружают крутящей нагрузкой образец. Приводят во вращение с частотой СО дебаланс 5 с помощью шкива 8. Винтовыми микрометрическими регулируемыми упорами 15 проверяют амплитуду колебаний образца (циклическую изгибную нагрузку) и при необходимости корректируют ее путем незначительного изменения частоты.

Не исключено использование упоров 15 как упоров для жесткого нагруже5

0

5

ния. В этом случае они ограничивают перемещение образца в процессе испытания, т.е. выполняют двойную функцию измерения прогиба и отражения прогиба для обеспечения жесткого режима нагружения.

Формула изобретения

1. Установка для усталостных испытаний образца при сложном напряженном состоянии, содержащая основание, соосные захваты, один из которых связан с основанием, и связанные с вторым захватом, предназначенным для крепления на консольном конце образца, механизмы осевого нагруженич и нагружения круговой изгибной нагрузкой, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний как при симметричном изгибе, так и асимметричном изгибе с

0

5

0

5

кручением, механизм нагружения круговой изгибной нагрузкой выполнен в виде установленного на втором захвате соосно ему однодебалансного вибровозбудителя, рычаг которого перпендикулярен оси захватов, а установка снабжена тягой, связанной с механизмом осевого нагружения и жестко связанной с вторым захватом, и связанными с вторым захватом механизмом статического изгиба, механизмом нагружения крутящей нагрузкой, связанным с тягой, и измерителем прогиба образца, связанным с механизмом осевого нагружения и механизмом нагружения круговой изгибной нагрузкой.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения как мягкого, так и жесткого режимов нагружения, измеритель прогиба выполнен в виде микровинтовых регулируемых упоров.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к установкам для усталостных испытаний образцов при сложном напряженном состоянии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний как при симметричном изгибе, так и асимметричном изгибе с кручением, а также путем обеспечения как мягкого, так и жесткого режимов нагружения. Образец 1 консольно закрепляют в захвате 2, связанном с основанием 3. На консольном конце образца устанавливают вращающийся дебаланс 5 и растягивают образец посредством тяги 10. К тяге 10 прикладывают вращательный момент, нагружая образец вращательной нагрузкой. К захвату 4 прикладывают поперечную силу, создавая асимметричное изгибное нагружение. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.