Установка для механических испытанийМАТЕРиАлОВ B ТРудНОдОСТупНыХ MECTAX Советский патент 1981 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности к установкам для испытаний материалов в труднодоступных местах. Известна установка для испытаний материалов в труднодоступных местах, содержащая основание,установ ленные на нем нагружающий механизм, термокамеру, расположенные в ней пассивную и активную тяги с захватами для крепления испытуемого образца и датчик нагрузки l . Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для механических испытаний материалов в труднодоступных местах, содержащая пассивную и активную тяги с захватами для крепления образца, нагружанаци механизм, связанный с тягами, датчик нагрузки, датчик перемещения тяг, датчики температуры,устанавливаемые на образце, блок управления, связан ный с нагружающим механизмом и блок вывода данных, связанный с датчиком нагрузки, датчиками температуры и блоком управления 2 . Недостатком этих установок являе ся низкая точность испытаний,обусловленная удлинением тяг вследствие их теплового расширения и приложения к ним нагружающих усилий. Цель изобретения - повышение точности испытаний путем компенсации тепловой.и упругой деформации тяг. Поставленная цель достигается хем, что установка снабжена дополнительными датчиками температуры, установленными на пассивной и активной тягах, многоканальным блоком вычислений, входы которого связаны с датчиками температуры и датчиком нагр;эки, сумматором, входы которого соединены с выходами блока вычислений и датчиком перемещения тяг, а выход сумматора соединен с блоком вывода данных. .Кроме того, одна часть каналов блока вычислений выполнена в форме масштабных преобразователей, а другая - в форме функциональных преобразователей . На чертеже представлена схема предлагаемой установки. Установка содержит нагружающий механизм 1, связанный с пассивной 2 . и активной 3 тягами, имеющими на концах захваты 4 и 5 для крепления испытуемого образца 6. Датчик 7 нагрузки, закрепленный на активной тяге и основные датчики 8-10 температуры, установленные на образце б сое динены с блоком Г1 вывода данных,который связан с нагружающим механизмом 1 через блок 12 управления. Блок 13 вычислений, входы которого связаны с датчиками температуры и датчиком -7 нагрузки, служащий для моделирования поступающих в него сигналов в соответствии с заданными функциями, состоит, по крайней мере, из трех аналЪв 14-16, представляющих собой в общем случае функциональные преобразователи. Канеш 14 выполнен в виде масштабногопреобразователя, один вход которого соединен с датчиком 7 нагрузки, а другой - с устройством (на-чертеже не показано) ввода масштабного коэффициента, соответствующего деформации на единицу нагрузки участков активной 2 и пассивной 3 тяг между двумя точками. Канал 15 выполнен в виде многоканального масштабного преобразователя каждый канал которого связан с осно ными датчиками В-10 температуры, а также с дополнительными датчиками 17-21, установленными на пассивной активной тягах 2 и 3. Кроме того, к каналу 15 подключе но устройство (на чертехсе не показа но) для введения масштабного коэффи циента, связанного с длиной участко тяг 2 и 3, дли-ной образца 6, их сре ними коэффициентами линейного тепло вого расширения, числом и положением датчиков температуры 8, 9, 10, 17, 18, 19, 20 и 21 на этих участка Канал 16 выполнен в виде функционального- преобразователя, входы кот рого связаны с каналом 15, блоком 11 вывода данных, а также с устройством для введения масштабного коэф фициента, связанного с геометрическими характеристиками тяг 2 и 3 образца 6 и модулем Юнга матери-ала тяг 2 и 3.Выходы блока 13 вычислени связаны с сумматором 22,к которому также подключен датчик 23 перемещен тяг 2 и 3, а выход сумматора 22 сое динен с блоком 11 вывода данных. Установка работает следующим образом. Испытуемый образец 6 закрепляют в захватах 4 и 5 и устанавливают на нем датчики 8-10 температуры. На- па сивной и активной тягах 2 и 3 устанавливают дополнительные датчики 17 18, 19, 20 и- 21 температуры , причем для уменьшения количества датчиков каждой группы без снижения точности измерений их размещают согласно сле дуюш.ей зависимости (...п. .-1Д...а, где t - расстояние от границы образца или участка тяги до К-го датчика температуры; I - длина образца или участка тяги. Q - ЧИСЛО датчиков в группе;, х - узлы гауссовой квадратурной формулы интервала i1 и веса 1. В каналы 14-16 блока 13 вычислеИИ ВВОДЯТ соответствующие исходные анные, задают образцу 6 необходимую емпературу испытаний и с помощью агружающего механизма 1 прикладывают усилие, соответствующее программе испытаний, предварительно введенной в блок 12 управления. При деформации образца сигналы датчика 7 нагрузки и датчика 23 перемещения тяг 2 и 3 поступают в блок 11 вывода данных, где они обрабатываются и поступают в блок 12 управления, который корректирует нагружаю1цее усилие механизма нагружения. В режиме мягкого нагружения сигнал на выходе сумматора 22 определяется суммой сигналов датчика 23 перемещения тяг 2 и 3 и сигналов кана- . лов 14 и 15 блока 13 вычислений.Сигнал датчика 7 нагрузки подается на один из входов канала 14 блока вычислений, а на другой вход этого канала подается сигнал, соответствующий деформации участков тяг 2 и 3 между датчиком 23 перемещения и образцом 6 под действием нагрузки. Таким образом, выходной сигнал канала 14, определяющий силовую деформацию указанных участков тяг 2 и 3, подается на сумматор 22, где эта деформация с учетом знака исключается из показаний датчика 23 перемещений. Сигналы основных и дополнительных датчиков 8, 9, 10, 17, 18, 19, 20 и 21 температуры подаются на сбответствукядие входы канала 15 блока 13 вычислений, куда также подаются сигналы, соответствующие масштабным коэффициентам., которые связаны с длиной участков тяг 2 и 3, длиной образца 6, их средними коэффициентами линейного теплового расширения, числом и положе ® датчиков 8, 9, 10, 17,18, 19, 20 и 21 температуры на этих участках. Выходные сигналы этого канала являются значением интеграла температуры соответствующих участков тяг 2 и 3 или образца 6 по их длине и после их суммирования в сумматоре 22 определяют тепловую деформацию тяг 2 и 3 или образца 6, которая при необходимости исключается из показания датчика перемещений . В режиме жесткого нагружения сигнал на выходе сумматора 22 определя- ется помимо трех слагаемы,х еще и четвертым - выходным сигналом кансша 16 блока 13 вычислений. На вход канала 16 подается сигнал из канала 15, а также сигнал, соответствующий масштабному коэфф.ициенту, .связанному с геометрическими характеристиками тяг 2 и 3 образца 6 и модулем Юнга материала тяг. Выходной сигнал канала 16 определяет ту часть тепловой деформации, которая в схеме жесткого нагружения приходится на тяги 2 и 3. На выходе сумматора 22 эта частичная деформация с учетом знака исключает Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить точность ис пытаний путем компенсации тепловой и упругой деформации тяг. Формула изобретения 1. Установка для механических испытаний материалов в труднодоступных местах, содержащая пассивную и активную тяги с захватами для крепле НИН образца, нагружающий механизм, связанный с тягами, датчик нагрузки, датчик перемещения тяг, датчики температуры, устанавливаемые на образце, блок управления, связанный с нагружающим механизмом,и блок вывода данных,связанный с датчиком нагрузки датчиками температуры и блоком управления, о .т личающ.аяся тем, что, с целью повышения точности испытаний путем компенсации тепловой и упругой деформации тяг, она снабжена дополнительным датчиками температуры, установленными на пассивной и активной тягах, MHoroKaHSLnbным блоком вычислений, входы которого связаны с датчиками температуры и датчиком нагрузки, сумматором, входы которого соединены с выходами блока вычислений и датчиком перемещения тяг, а выход сумматора соединен с блоком вывода данных. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что одна часть каналов блока вычислений выполнена в форме масштабных преобразователей, а другая - в форме функциональных преобразователей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 444085,кл. G 01 N 3/18, 1969. 2.Сборник рефератов НИР и ОКР (ВНИИ.Центр), 1975, серия 10, 2, с. 29 (прототип).