Установка для испытания материаловНА уСТАлОСТь Советский патент 1981 года по МПК G01N3/38 B06B1/04 

(54) УСТАНСеКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ

РЬобретение относится к исследовагшпо прочностных свойств материалов в именно к устансжкам дпя испытания образшв материалов и деталей на усталость Известна устансжка для испытания материалов на усталость, состоящая из балки, защемленной одним кондом в неподвижном захвате, второй коней которой с укрепленным на нем образцом расположен между полюсами электромагнита, подключенного к источнику переменного тока fl Недостаток установки - невозможность плавного регулирования длины балки во время испытаний, что уменьшает точность настройки колебательной системы на резонанс и ведет к снижению точности испытания. Наиболее бл.изкой к изобретений TIO техническому существу -жляется установка для испытания материалов на усталость содержащая зажим для крепления образца систему возбуждения колебаний образ ца, включающую магнит и источник переменного тока и аппаратуру для измерения вибрации и внутреннего трения. В известной установке один конец образна закрепляется в зажиме, а другой располагается между полюсами электромагнита. Подстройка резонансного режима может бьггь осуществлена, например, с помощью передвижного зажима. При испытании образцов зарождение и накопление усталостнцх повреждений контролируются в процессе ис пытания путем контроля изменения резонансной частоты образна и внутреннего трения fS}. Однако, недостаточно высокая точность настройки резонансного режима не позво-. ляет с высокой точностью зафиксировать момент зарождения трещины. Другим фактором, снижающим точность испытаний, является влияние магнитного поля на величину внутреннего трения в материале образна. Цель изобретения - псжышение точности испытаний. цель достигается благодаря тому, что система возбуждения колебаний 37 образца снабжена пентой из эпектропроводящехч) материапа, которая подключена к источнику переменного тока и расположена между полюсами магнита перпендикулярно магнитным силовым линиям, и механизмом натяжения ленты, а зажим закреплен на ленте. На -чертеже изображена схема предлагаемой устансжки. Устансека содержит зажим 1 для крепления образца 2, закрепленный на ленте .3 из эпектропрсжодящего материала, ко.«« торая расположена между полюсами магнита 4 парпевдикупярно магнитным ., силовым линиям и подключена к источнику 5 переменного тока регулируемой частоты. Лента 3 натянута на кронштейнах 6 и 7 с помощью механизма натяжения, вкл чающего винт 8 и гайку 9. Она является резонирующим элементом системы возбуж дения колебаний, в состав которой входят также механизм натяжения, магнит 4 и и точник 5 переменного тока. Установка со держит также аппаратуру для измерения в рашш и внутреннего трения в состав кото рой входят осветитель 10, микроскоп 11, установленные на подвижной каретке 12, перет-тещаемой винтом 13, два фотоэлектр ческих преобразсжателя 14 (на чертеже виден только один из них), расположенные в плоскости А-А изображения микроскопа 11, и подключенные к преобразсватетшм 14 частотомеры 15. Установка работает следующим образом. Образец 2 закрепляется в зажиме 1 так, чтобы его продольная ось совпала с оптической осью осветителя 1О и микроскопа 11. При прохождении переменного тока резонансной частоты через ленту 3 последняя начинает колебаться между полюсами магнита 4 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, -возбуждая колебания образца 2. Свободный конец образца 2 перекрьшает световой поток, идущий от осветителя 1О к микроскопу 11. Изображение нижнего конца образца находится в плоскости А-А,. поэтому иэменяется световой поток, попадающий в фотоэлектрические преобразователи 14 и в них возникают импульсы тока, поступаю щие в частотомеры 15. Преобразователи 14 смешены относительно друг рруга в плоскости, перпендикулярной плоскости че тежа, на определенное, устанавливаемое раннее расстояние. Поэтому, при колебаниях конца образца 2 его изображение пе peKfamasT преобразователи 14 в разные моменты времени. Изменяя натяжение ле 44 ы 3, и частоту источника 5 переменного ока, а также смещая ось осветителя 10 икроскопа 11с помощью каретки 12 в направлении от нас (относительно плоскости чертежа), добиваются, чтобы один КЗ частотомеров 15, считал, а другой - нет при возможно больших амплитудах колебания образца 2. Так настраивают систему пента 3 - образец 2 на резонанс. Затем устанавливают с помощью каретки 12 осветитель 10 и микроскоп 11 в положение, соответствующее выбранной сог|Ласно условий испытания амплитуде колебаний образца 2. Изменяя ситту тока, идущаго через ленту 3, добиваются, чтобы оба частотомера 15 считьтали импульсы, причем приуменьшении амплитуды колебания образца 2 частотомер 15, подклю-ченный к преобразователю 14, расположенному соответственно большей амплитуде колебаний, прекращает считать. Пос;ле определенного числа импт льсов нагруженйя изгибом в образце 2 зарождается трещина, резонанс нарушается, амплитуда колебаний образца 2 уменьшается, указанный частотомер 15 перестает считать, о ч&А сигнализирует, например электрический звонок. Систет 1у лента- образец настраивают на уменьшающуюся резонансную частоту и испытания продолжают до тех пор, пока не разрушится образец. Получают кривые зависимости частоты образца от количества циклов нагружения, характеризующие, фактически скорость зарождения и распространения усталостной трещины. В процессе испытания поиимо иэмерения частоты периодически измеряют внутреннее трение. Для этого выключают источник 5, крепят зажим 1 образца 2 к станине (фундаменту), возбуждают св.ободные затухающие колебания образца 2 например ударом. Осветитель 1О и микроскоп 11 заранее устанавливают на ту . литуду колебаний конца образца, в окрест ности которой хотят измерить внутреннее трение. (.Устанавливая с псялощью каретки 12 осветитель 10 и микроскоп 11 в различные положения, снимают амплитудные зависимости внутреннего трения. Если параметры преобразователей 14 отличаются один от дру1 ого так, что ошибка &п/п -1°/о то при измерении внутреннего трения эуются одним преобразователем. При испытаниях на усталость целесообразнее применение нескольких преобразователей 14, установленных на различные амплитуды и подключенных каждый к своему частотог меру 15. Благодаря этому, за один прием по показаниям нескольких частотомеров определяется скорость распространения трещины. Точность настройки ленты на резона где д - частота колебания пенты, а Е - ее длина. Точность настройки балки на резона (путем .изменения ее длины с помощью зажимов, в которых защемлены кониы балки); «.4, S где г и Ед - собственная частота и дли на балки. Следовательно, точность настройки л ты на резонанс выше чем точность нас ройки балки. Таким образом, устансека более точно испытывает материалы на усталость, за счет бопеё точной настро ки на резонанс. Испытания показали, что предлагаем установка с высокой точностью регистри рует момент зарождения трещин по част те колебания системы возбуждения. Пов шение точности испытания регистрирует зарождение и продвижение трешнны без прекращения нагружения. 4 и 3 о б Формула р е т е н и я Установка для испытания материалов на усталость, содержащая зажим для крепления образца, систему возбуждения колебаний образна, включающую магнит и источник переменного тока, и аппаратуру для измерения вибрации и внутреннего трения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности испытания, система возбуждения колебаний образиа снабжена лентой из электропроводящего материала, которая подключена к источнику переменного тока и расположена между полюсами магнита перпендикулярно магнитным силовым линиям, и механизмом натяжения ленты, а зажим закреплен на ленте. Уточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Трощенко В.Г. Усталость и неупругость металле®, Киев, Науксжа думка , 1971, с. 71-72. .2. Ли В.Х. и Яшкир Н.А. Исследование рассеяния энергии в компрессорных лопатках авиадвигателя в зависимости от их усталостной долгове 1ности и наработки в процессе эксплуатации. Сб. Рассеяние энергии при колебаниях механических систем , Киев, Наукова думка , 1970, С. 323-327.

x

,