Установка для испытания образцов материалов при плоском циклическом изгибе Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испыта- тельной технике, в частности к установкам для испытания образцов - материалов на прочность при плоском циклическом изгибе.

Цель изобретения - расшире ше функциональных возможностей путем обеспечения испытания как гладких образцов на усталость, так и образцов с наведенной усталостной трещиной на циклическую трещиностойкость за счет исключения влияния эффекта изменения возмущающей силы центробежного вибратора. На фиг. 1 показана предложенная

- .л.. .

установка, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - результаты сравнительных испытаний.

Установка содержит основание 1, упруго связанные с ним посредством пружин 2 две маховые массы 3 и 4, центробежный вибратор 5, установленный на массе 3, тягу 6, жестко связанную с массой 3, проходящую через отверстие 7 в массе 4 и подпружиненную к ней пружиной 8, поджимаемой гайкой 9, фиксаторы, выполненные в виде шпилек 10, связанных с опорами 11, закрепленными на основании 1, накладок 12 и гаек 13 и предназначенные для обеспечения возможности жесткой связи с массой 4. Образец 14 для испытаний жестко соединен с обеими маховыми массами 3 и 4.

Установка работает следующим образом.

Усталостные испытания гладкого образца при асимметричном цикле на- гружения проводят при отпущенных гайках 13 фиксаторов и при наличии зазоров между маховой массой 4, опорами 11 и накладками 12. Величину максимальных напряжений на внешней сторон образца 14 и коэффициент асимметрии цикла (г) устанавливают путем регулирования частоты вибратора 5 и усилия сжатия пружины 8. Испытания проводят до появления макротрещины глубиной (1-2) мм.

Для испытания того же образца с наведенной усталостной трещиной на циклическую трещиностойкость маховую массу 4 жестко закрепляют с помощью фиксаторов на основании 1 и устанавливают частоту вращения вибратора 5 для создания контролируемого изгибающего момента М на образце 14, который определяется по формуле

11 L тай Б sinCQt,

5

0

5

0

5

где L - расстояние от оси вибратора

до оси образца,

m - неуравновешенная масса вибратора}

СО- частота возмущающей силы (угловая скорость центробежного вибратора)J

Б- эксцентриситет неуравновешенной массы.

В процессе нагружения периодически фиксируется характерный размер 1 трещины и соответствующее ему число циклов N. Используя полученные значения Ц, NJ и М, строят диаграмму dl/dN - К, (К - коэффициент интенсивности напряжений) и определяют характеристики циклической трещино- стойкости материала образца.

Пример осуществления испытаний. Исследовали усталостные свойства сталей марок 40ХН2МА и 60Х2СМФ после изотермического отжига. Образцы сечением 20 х 30 мм испытывались на усталость при чистом изгибе на установке типа УП-20 при коэффициенте асимметрии г «к 0,2.

После образования трещин глубиной (1,) мм одна часть образцов извлекалась из установки УП-20 и испытывалась на гидравлической машине МУП-20 по схеме трехточечного изгиба до разрушения. При этом фиксировались максимальная и минимальная нагрузки цикла, длина трещины и число циклов. Другая часть образцов после жесткого закрепления свободной маховой массы установки УП-20 на основании посредством фиксаторов испытывалась на этой же установке. При этом в обоих случаях выдерживалось постоянное значение К ьдВ вершине трещины и г 0,2 (на машине МУП-20 путем регулирования силы, а на установке УП-20 путем изменения угловой скорости центробежного вибратора). Длина трещины фиксировалась оптическим методом. Результаты испытаний в виде зависимостей N - 1 показаны на фиг. 3. Анализ показывает, что скорость роста усталостной трещины в образце, испытанном на машине МУП-20, соответствует скорости ро.с- та трещины образца на модернизированной установке УП-20, что обеспечивает возможность проведения испытаний образцов с трещиной на предлагаемой установке.

.Формула изобретени

Установка для испытания образцов материалов при плоском циклическом изгибе, содержащая основание, упру- го связанные с ним две маховые массы, центробежный вибратор, закрепленный на одной маховой массе, и тягу, закрепленную на этой массе и связанную посредством упругого элемента с второй маховой массой, о т- личающаяся тем, что, с це1620904

лью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытания как гладких образцов на усталость, так и образцов с наведенной усталостной трещиной на циклическую трещиностойкость за счет исключения влияния эффекта изменения возмущающей силы центробежного вибратора, она снабжена фиксаторами, закрепленными на основании и предназначенными для жесткой связи его с второй маховой массой.

Изобретение относится к испытательной технике, а имен-но к установкам для испытания образцов материалов на прочность при плоском циклическом изгибе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытания как гладких образцов на усталость, так v и образцов с наведенной усталостной Я. трещиной- на циклическую трещиностой- кость за счет исключения влияния эффекта изменения возмущающей силы центробежного вибратора. Установка содержит связанные с образцом 14 две маховые массы 3 и 4, на маховой массе 3 закреплен центробежный вибратор 5, тягу 6, упруго связывающую маховые массы между собой, и фиксаторы в виде накладок, гаек и шпилек установленных на основании. Для усталостных испытаний гладкого образца нагружение проводят при отпущенных гайках фиксаторов. Величину напряжений в образце и коэффициент асимметрии цикла устанавливают изменением частоты вращения вибратора 5 и усилия сжатия пружины 8. Для испытания того же образца с наведенной усталостной трещиной на циклическую трещиностоикость маховую массу 4 жестко закрепляют фиксаторами на основании. 3 ил. J (Л О № О СО о п

ФиеЛ

ФигЗ

в

10

п

Число цимловЗ fff)