Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях Советский патент 1980 года по МПК G01N3/38 G01N11/16 

I

Изобретение относится к установкам для исследования механических свойств материалов при воздействии на них знакопеременных циклических нагрузок, в частности к устройствам для определения декремента свободных затухающих колебаний образца.

Известна установка для исследования рассеяния энергии, в материалах при крутильных колебаниях, содержащая станину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с размещенными на его концах грузами в виде дисков и нить для подвеса образца к станине. На станине укреплены два рычага-захвата, в которых установлен исследуемый образец 1.

Недостатком установки является потеря механической энергии в момент освобождения предварительно деформируемого образца от связей (рычагов-захватов).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, которая содержит станину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с размещенными на его концах грузами в виде

дисков и нитью для подвеса образца к станине, взаимодействующий с дисками возбудитель крутильных колебаний, измерительный вибропреобразователь и блок измерения параметров затухающих колебаний образца 2.

Недостатком этой установки является низкая точность измерений, обусловленная конструкционным рассеянием энергии в месте крепления исследуемого образца к массивной плите.

10Целью изобретения является повышение

точности эксперимента.

Указанная цель достигается тем, что установка снабжена двумя установленными по оси подвески подвижными в осевом направ.лении опорами, одна из которых размещена

15

над верхним, а другая -под нижним диском, индивидуальным приводом осевого перемещения каждой опоры и подключенным - к блоку измерения блоком управления, служащим для включения приводов при дости20 жении заданной амплитуды вынужденных крутильных колебаний образца, а возбудитель крутильных колебаний выполнен в виде двух питаемых от одного задающего генератора через усилитель мощности электромагнитов.

на обращенных друг к другу торцах дисков и сердечников электромагнитов выполнены выступы, причем выступы каждого электромагнита расположены относительно выступов диска с углевым смещением, противоположным направлению углового смещения между выступами другого электромагнита и диска.

Привод осевого перемещениякаждой опоры выполнены в виде установленного на электромагните соленоида, а каждая опора подпружинена к диску.

Кроме joro, опоры включены в замыкаемую через образец электрическую цепь, соединяющую задающий генератор с усилителем мощности.

На фиг. 1 показана предлагаемая установка, общий вид; на фиг. 2 - взаимное расположение выступов на электромагнитах и сосредоточенньгх массах.

Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях содержит станину 1, на которой укреплен электромагнит 2 с П-образным сердечником. На торцах сердечника электромагнита имеются прямоугольные выступы 3. Между обмотками 4 установлена подвижная опора 5, поджатая пружиной 6. На опоре 5 расположена обмотка 7 электромагнитного привода. Цилиндрический образец 8 изготовлен цельным с сосредоточенными массами 9 и 10 на концах и подвещен на нити 11. По оси вращения образца на сосредоточеннь1х массах 9 и 10 имеются конические углубления 12 и 13. На верхней торцовой поверхности сосредоточенной массы 9 расположены прямоугольные выступьт 14, а на внещней торцовой поверхности сосредоточенной массы 10 выполнены прямоугольные выступы 15. Со стороны подвески образца на станине 1 укреплен электромагнит 16 с П-образным сердечником, на торцовой поверхности которого имеются прямоугольные выступы 17. Выступы на электромагнитах и сосредоточенных массах выполнены с единым щагом Т. Между обмотками 18 установлена подвижная опора 19, поджатая пружиной 20 и снабженная обмоткой 21 элект|)6магнитного привода опоры Установка содержит также измерительный вибропреобразователь, состоящий из задающего генератора 22 и усилителя 23. Задающий генератор 22 через подвижную опору 19, образец 8, подвижную опору 5 соединен с входом усилителя 23. При этом подвижнее опоры 5 и 19 изолированы от корпуса установки с помощью изоляцирннь1х щайб 24. Выход усилителя 23 соединен с Ь(5моткой 18 и через реостат 25 с обмоткой 4. Тензометрический датчик 26 подключен к блоку 27 измерения параметров затухающих колебаний образца, связанному с блоком 28 управления, к которому параллельно подключены обмотки электромагнитных приводов подвижных опор 5 и 19.

739368

Установка работает следующим образом. Образец 8, подвещенный на нити 11, фиксируется между подвижными опорами 5 и 19. Подвижные опорь входят в конические углубления 13 и 12 в образце, поджимаются 5 пружинами 6 и 20. Управляющий сигнал с требуемой частотой поступает от задающего генератора 22 через подвижную опору 19, образец 8, подвижную опору 5 на вход усилителя 23. Входной сигнал усилителя 23 поступает на обмотки 4 и 18. Замыкание

магнитных потоков электромагнита 2 через сосредоточенную массу 9, электромагнита 16 через сосредоточенную массу 10 приводит к возникновению одновременно в течение половины периода противоположно направленj ных крутящих моментов, приложенных к сосредоточенным массам 9 и 10. Равенство по абсолютной величине этих моментов достигается регулировкой величины тока в обмотках 4 при помощи реостата 25. Образец соверщает вынужденные крутильные колебания. При достижении требуемой амплитуды колебаний с тензометричёского датчика 26 поступает электрический сигнал в блок измерения параметров затухающих колебаний, достаточный по амплитуде для включе- ния в блоке 28 управления питания обмоток 7 и 21

Включенные обмотки 7 и 21 поступательно перемещают подвижные опоры 5 и 19. В момент отсоединения подвижных опор 5 и 19

0 разрь1вается цепь между задающим генератором 22 и усилителем 23. Происходит срыв колебаний. Затухающий колебательный процесс регистрируется в блоке измерения параметров затухающих колебаний, например, путем фиксирования на движущуюся фотопленку при помощи отклонения светового луча в шлейфовом осциллографе, в котором угол поворота зеркала щлейфа пропорционален амплитуде деформации образца. По величине декремента затухающего процесса определяют по известной формуле величину рассеяния энергии в материале образца.

Повыщение точности,, эксперимента на установке достигается благодаря исключению такого источника конструкционных потерь, как крепледие к массивной плите в известных установках. В предлагаемой установке при испытаниях в момент измерения образец свободно подвещен на нити, и по.. этому установка позволяет более точно определять диссипативные характеристики материалов, из которых изготовлены образцы. Точность измерения рассеяния энергии в материале повыщается также благодаря тому. Что срыв колебаний, т.е. выключение генератора, происходит синхронно с отсоединением опор от образца. Это обеспечивается тем, что вывод задающего генератора включен последовательно с подвижными опорами и образцом.

Предлагаемая установка позволяет получить точные величины рассеяной энергии в исследуемых материалах при циклических деформациях для различных целей, например для исследования масштабного эффекта.

Формула изобретения

1. Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, содержащая станину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с размещенными на его концах грузами в виде дисков и нитью для подвеса образца к станине, взаимодействующий с дисками возбудитель крутильных колебаний, измерительный вибропреобразователь и блок измерения параметров затухающих колебаний образца, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности эксперимента, она снабжена двумя установленными по оси подвески подвижными в осевом направлении опорами, одна из которых размещена над верхним, а другая - над нижним диском, индивидуальным приводом осевого перемещения каждой опоры и подключенным к блоку измерения блоком управления, служащим для включения приводов при достижении заданной амплитуды вынужденных крутильных колебаний образца, а возбудитель крутильных колебаний выполнен в виде двух питаемых от одного задающего генератора через усилитель мощности электромагнитов, на обращенных друг к другу торцах дисков и сердечников электромагнитов выполнены выступы, причем выступы каждого электромагнита расположены относительно выступов диска с угловым смещением, противоположным направлению углового смещения между выступами другого элект0ромагнита и диска.

2.Установка по п. 1, отличающаяся тем,

что привод осевого перемещения каждой

опоры выполнен в виде установленного на

электромагните соленоида, а каждая опора

подпружинена к диску.

3.Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что опоры включены в замыкаемую через образец электрическую цепь, соединяющую задающий генератор с усилителем мощности.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Писаренко Г. С., Яковлев А. П. и Матвеев В. В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. Киев, «Наукова думка, 1971, с. 66.

5

2.Там же, с. 82-84 (прототип).