Установка для износоусталостных испытаний материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть использовано для износоусталостных испытаний материалов, а также для оценки влияния трения на характеристики сопро- тивления усталости.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытания не только при наличии изгибающего усилия, но и при различ- ных напряжениях цикла.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - механизм прижима в различных положениях; на фиг. 4 - эпюра действующих напря- жений цикла в сечении образца; на фиг. 5 - семейство кривых усталости.

Установка содержит основание 1. на котором закреплен держатель 2 цилиндрического образца 3, привод 4 его вращения, узел 5 нагружения свободного конца образца 3 изгибающим усилием и механизм прижима контробразца 6 к образцу 3, выполненный в виде рычага, связанного средней частью с контробраэцом 6. и кольца 8, установленного соосно держателю 2 образца 3 и прикрепленного к основанию 1 установки с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации. Для обеспечения этого кольцо 8 крепится к основанию 1 установ- ки при помощи замков 9 и 10, например, типа струбцин. На одном конце рычага 7 закреплен на тросе 11 груз 12 для прижатия контробразца б к образцу 3, а второй конец рычага 7 шарнирно установлен на кольце 8. Для обеспечения стабильности нагрузки, с которой контробразец 6 прижимают к образцу 3, на кольце 8 шарнирно установлен шкив 13, предназначенный для огибания его тросом 11.

На фиг. За показано прижатие контробразца 6 к образцу 3 в локальной зоне растяжения его поверхностных слоев, т.е. там, где действуют максимальные напряжения цикла (фиг. 4). На фиг. 36 показан узел при- жима, повернутый по часовой стрелке на 90° вокруг образца 3 относительно того положения, которое показано на фиг. За. Изменяются координаты локальной зоны, в которой прижимают контробразец 6 к об- разцу 3, а следовательно, изменяются и на- пряжения цикла, действующие в поверхностных слоях образца 3 (фиг.4). При повороте узла прижима еще на 90° по часовой стрелке (фиг. Зв) прижатие контробраэ- ца 6 к образцу 3 осуществляется уже в локальной зоне сжатия его поверхностных слоев, т.е. где действуют Минимальные напряжения цикла (фиг. 4).

Установка работает следующим образом.

Предварительно проводят испытания на усталость по ГОСТу серии образцов 3 из стали 45, для чего каждый образец 3 серии закрепляют в держателе 2. Для нагружения образца 3 изгибающим усилием на его свободном конце устанавливают узел 5. После выхода образца 3 на заданную частоту вращения 50 Гц приводом 4 производят нагружен ие образца 3 изгибающим усилием с помощью узла 5, а в процессе испытаний регистрируют характеристики сопротивления усталости и строят кривую усталости (фиг. 5, кривая I).

Последующие серии образцов 3 подвергают износоусталостным испытаниям, при этом для каждой последующей серии задают координаты локальной зоны на наружной поверхности образца 3, в которой установлен контробраэец 6 для организации внешнего трения. Для чего контробразец 6 закрепляют на рычаге 7, шарнирно установленном на кольце 8. Устанавливают кольцо 8 поворотом вокруг своей оси так, чтобы прижатие контробразца 6 к образцу 3 осуществлялось в локальной зоне растяжения поверхностных слоев образца 3, т.е. где действуют максимальные напряжения цикла (фиг. За), или в локальной зоне сжатия поверхностных слоев, т.е. где действуют минимальные напряжения цикла (фиг. Зв). Затем каждый образец 3 серии закрепляют в держателе 2, на свободном его конце устанавливают узел 5 и приводят во вращение приводом 4.

После выхода образца 3 на заданную частоту вращения 50 Гц производят нагружение образца 3 изгибающим усилием с помощью узла 5, и прижимают контробраэец 6 к образцу 3 в одной из указанных локальных зон образца 3, а в процессе испытания регистрируют характеристики сопротивления усталости и строят кривые усталости (фиг. 5). Кривая II усталости (фиг. 5) соответствует износоусталостным испытаниям, когда контробразец 6 прижимают к образцу 3 в локальной зоне растяжения (фиг. За), а кривая III (фиг. 5) - в локальной зоне сжатия (фиг. Зв). Усилие прижатия контробраэца 6 к образцу 3 постоянное и равно 7 МПа.

Последующим вычитанием из суммарного воздействия от усталостного разрушения в трех указанных случаях определяют вклад трения в усталостное повреждение материала при различных напряжениях цикла.

Формула изобретения Установка для износоусталостных испытаний материалов, содержащая основание, размещенный на нем держатель цилиндрического образца материала с приводом его вращения, узел нагружения свободного конца образца изгибающим усилием, контробразец и механизм прижима контробраэца к образцу, отличающая- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытания не только при наличии изгибающего усилия, но и при различных напряжениях цикла, механизм прижима

0

контробразца к образцу выполнен в виде кольца, установленного на основании соос- но с держателем образца с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации, расположенного в плоскости кольца рычага, один конец которого шарнирно связан с кольцом, а средняя часть - с контробраэ- цом, троса с грузом, связанного с другим концом рычага, и шкива, закрепленного на кольце и предназначенного для огибания его тросом.

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может быть использовано для износоусталостных испытаний материалов, а также для оценки влияния трения на характеристики сопротивления усталости. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытания не только при наличии изгибающего усилия, но и при различных напряжениях цикла. Предварительно производят испытания серии образцов 3 на усталость без трения, а для каждой последующей серии задают координаты локальной зоны, в которой устанавливают контробразец 6. Локальные зоны располагают в одном и том же сечении по наружной поверхности цилиндрических образцов 3, где действуют определенные напряжения цикла. В процессе испытаний регистрируют характеристики сопротивления усталости и строят семейство кривых усталости, по которым определяют вклад трения в усталостное повреждение материала. Механизм прижима контробразца 6 к образцу 3 выполнен в виде рычага 7 с контробразцом 6 и кольца 8, установленного соосно с держателем 2 образца 3 и прикрепленного к основанию 1 установки с возможностью его дискретного перемещения вокруг своей оси. На одном конце рычага 7 закреплен на тросе 11 груз 12 для прижатия контробразца 6 к образцу 3, а другой конец рычага 7 шарнирно установлен на кольце 8. На кольце 8 также шарнирно установлен шкив 13, на который опирается трос 11 с грузом 12 для обеспечения стабильности нагрузки, с которой контробразец 6 прижимают к образцу 3. 5 ил.

г г f г /fSSг

Фм.1

«

Ч к

4,0

&макс

мич

(Риг. 4

Wtorf 6 °