Способ испытания образцов на усталость и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытаниям материалов и конструкций на усталость и может быть испрльзовано при испытаниях цементно-стружечных плит

Целью изобретения является повышение точности при определении предела усталости материала путем обеспечения в процессе каждого нагружения постоянства амплитуды напряжений.

На фиг. 1 показано устройство для испытания, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - кривая усталости.

Устройство содержит механизм захвата, состоящий из пассивного захвата с подвижным 1 и неподвижным 2 штоками и активного захвата, выполненного в виде кронштейна 3 с укрепленным на нем ведомым шкивом 4, регистратором 5 деформаций и двумя стержнями 6 с эксцентриковыми грузами 7, закрепленными на. резьбе 8 гайкой 9. Ведомый шкив 4 связан ремнем с ведущим шкивом 10, рас- , положенным на валу 11 электродвигателя 12. Образец помещен между активным и пассивным захватами по типу консольного закрепления. Эксцентрики располагают по обе стороны образца так, чтобы оси их вращения были перпендикулярны, а плоскости вращения параллельны оси образца.

Способ осуществляется следующим образом.

На некотором расстоянии от пассивного захвата нагружают образец статической - силой путем наложения перпендикулярно оси образца стержня с грузами. Одновременно с помощью регистратора деформаций определяют величину вертикального отклонения под действием статической силы. Разгружают образец от статической нагрузки и включают электродвигатель 12.

00

ел ы

го

Крутящий момент от вала. 11 электродвигателя 12 через ведущий шкив 10 передается на ведомый шкив 4, который приводит во вращение эксцентриковые грузы 7, закрепленные на резьбе 8 гайкой 9. Вращающиеся эксцентриковые грузы сообщают образцу 13 изгибные Колебательные движения. При этом посредством регистратора деформаций определяется величина отклонения под действием динамической силы. Масса само- го вибратора, размеры образца и скорость вращения массы подбираются так, чтобы частота собственных колебаний образца с вибратором была в 1,5 раза больше частоты вибрационной нагрузки (угловой скорости вращения оси массы). В данном случае при выключении двигателя не будет возникать резонансное состояние, а потому коэффициент динамичности будет близким к константе и приблизительно равен 1,6. В процессе испытания будет поддерживаться постоянная амплитуда напряжения. Для исключения появления крутильных ко лебаний плиты вращающиеся векторы инерционных сил, возникающих при вращении эксцентриковых грузов, лежат в плоскости, параллельной осевой линии плиты, и не имеют сдвига по фазе.

Для получения кривой усталости можно легко и с высокой степенью точности регулировать амплитуду напряжений изгиба путем изменения расположения масс относительно оси вращения, т.е. перемещая груз по стержню. Для того, чтобы задать нужное динамическое напряжение при перемещении неуравновешенной массы по радиусу, замеряют амплитуду колебаний при данном положении массы с помощью регистратора деформаций и производят вычисления напряжений известным методом, используя полученные посредством универсального уравнения упругой линии балки соотношения между величиной перемещения крайней точки при статических и дина- мических испытаниях и напряжением в заделке образца. По полученному напряжению и числу циклов строят кривую усталости, представленную на фиг. 3, где N -число циклов; 7-напряжение в заделке; Оу-пре- . дел усталости.

Таким образом, ориентация плоскости вращения эксцентриковых грузов параллельно оси образца, а оси вращения - перпендикулярно оси образца и синфазность

векторов инерционных сил позволяют исключить крутильные колебания и повысить точность испытаний, а изменение положения масс относительно оси вращения позволяет получить предел усталости материала.

Формула изобретения

1. Способ испытания образцов на усталость, заключающийся в том, что образец

консольнозакрепляют и нагружают возбуждением в нем изгибных колебаний путем вращения связываемых с его концом симметричных относительно его оси инерционных масс, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности при определении предела усталости путем обеспечения в процессе каждого нагружения постоянства амплитуды напряжений, в качестве инерционных масс используют эксцентриковые

грузы с общей осью вр ащения, перпендикулярной оси образца, а вращение их осуществляют в плоскостях, параллельных оси образца, с регулированием расстояния между ними и их осью вращения.

2. Устройство для испытания образцов на усталость, содержащее пассивный захват для консольного закрепления образца, активный захват, связанные с ним симметричные относительно оси захватов инерционныё массы, и привод вращения, выходной вал которого связан с инерционными массами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при определении предела усталости путем обеспечения в процессе каждого нагружения постоянства амплитуды напряжений, инерционные массы выполнены в виде эксцентриковых гру- З.РВ, связь активного захвата с инерционными массами выполнена в виде

закрепленного на нем П-образного кррнш- тейна, установленного на его стойках вала, связанного с выходным звеном привода, на которых с возможностью перемещения вдоль них установлены соответствующие

грузы, а устройство снабжено измерителем деформации образца, закрепленным на кронштейне.

Фиг.I

Изобретение относится к испытаниям образцов на усталость и позволяет повы- сить точность при определении предела усталости путем обеспечения в процессе каждого нагружения постоянства амплитуды напряжений. Нагружают образец статической нагрузкой и определяют величину вертикального отклонения. Разгружают образец и прикладывают к нему изгибные колебания. Определяют величину отклонений под действием динамической силы путем изменения расположения масс относительно оси вращения, т.е., перемещая груз по стержню, регулируют амплитуду напряжений для получения кривой усталости. По полученному напряжению и числу циклов строят кривую усталости. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.2