Образец для усталостных испытаний на растяжение-сжатие и кручение Советский патент 1981 года по МПК G01N1/00 G01N3/32 

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к об-; раздам для испытаний материалов на усталость.

Известен образец для усталостных испытаний на растяжение-сжатие в резонансном режиме нагружения по первой форме собственных продольных колебаний. Он содержит рабочий участок трубчатого сечения и закрепленные на его концах грузы, масса которых подобрана таким образом, чтобы частота собственных продольных колебаний в образце с грузами равнялась частоте испытаний 1.

Недостатком этого образца является тог что он позволяет проводить усталостные испытания только при одном ;виде нагружения - растяжениисжа ии, тогда когда существует необходимость проведения усталостных испытаний и при продольно-крутильных колебаниях.

Наиболее близким к предлагаемому является образец для усталостных испытаний на растяжение-сжатие и кручение по первой форме собственных продольных и крутильных колебаний, вы.полненный в виде полого цилиндрического стержня, на конце которого закреплен груз цилиндрической формы, масса и диаметр которого превышает массу и диаметр стержня. Образцу сообщают продольные и крутильные колебания, совпадающие с частотгши собственных продольных и крутильных колебаний образца с грузом. Это необходимо для того, чтобы получить резонансные продольные и резонансные

10 крутильные колебания 2.

Недостаток заключается в том, что частоты собственных продольных и собственных крутильных колебаний сильно отличаются, а это значит, что

15 в образце будут наблюдаться резонансные продольные колебания с частотой, большей частоты резонансных крутильных колебаний. В результате в образце реализуется сложное напряженное

20 состояние (плоское)i при котором векторы нормальных напряжений по главным площадкам будут складываться из векторов-от обоих видов колебаний, но изменяющихся с различной частотой.

25 Получаемая картина напряжений трудно поддается анализу и расчету из-за различия фаз продольных и крутильных колебаний и не соответствует реально му нагружению конструкции, что сни30жает достоверность испытаний. Цель изобретения - повышение достоверности испытаний путем возбуждения в образце резонансных продоль ных и крутильных колебаний одной частоты. Поставленная цель достигается те что диаметр D выступакадей части груза выполнен меньшим внутреннего диаметра d стержня и выбран из усл вия б()1 где внешний диаметр стержны; Е - модель упругости материала стержня G - модуль сдвига материала стержня. В предлагаемом образце груз може быть выполнен из материала, плотнос которого больше плотности материала стержня. Па фиг. 1 показана конструкция образца; на фиг. 2 - форма как продольных, так и крутильных колебаний образца, имеющая один и тот же вид. Образец состоит из полого цилинд рического стержня 1, наружный диаме которого равен d-j, а внутренний d, и одного или .двух грузов 2, закрепленных соответственно на одном или обоих концах стержня 1 и выполненны в виде цилиндров, диаметр D высту пающей части которых меньше внутрен него диаглетра d стержня 1. Для кр ления грузов 2 на стержне 1 служат втулки 3, длина которых сопоставима с D, Крепление грузов 2 на стержне с помощью втулок 3 осуществляется например, с помощью резьбового соединения или по прессовой посадке. В случае установки двух грузов 2 длина 8 стержня удваивается. Испытания образца проводят следующим образом. Образец закрепляют на вибраторе продольно-крутильных колебаний, с помощью которого в образце возбуждают резонансные продол ные и крутильные колебаний одной частоты, так как образец выполнен т ким,, что у него частота собственных продольных колебаний равна частоте собственных крутильных колебаний. Покажем теоретическую возможност создания образца, имеющего одинаковые собственные частоты продольных tOn и .крутильных Wu колебаний, т.е. выгго:рнения условия U)n LUK ( Для продольных колебаний стержня имеем частотное уравнение

где

Б 7Щ (,2;

откуда С - скорость распространения продольных колебаний в материале стержня; F .-площадь поперечного сечения стержня; Р - плотность материала стержня М - масса груза,« ля крутильных колебаний стержня м частотное уравнение ,, С - скорость распространения крутильных колебаний в материале стержня; IP, - момент инерции стержня; 1,- - момент инерции груза. .орни уравнений (2) и (3) при ичных значениях правых частей булированы и могут быть представв виде графиков -4w) ,(),() m р рб - масса стержня.. ля решения нашей задачи удобно ставить (4) и (5) в виде % ) адавшись длиной образца Е , матеом стержня и грузов, т.е. р , С ц, и анализируя зависимости и (7), можно сделать вывод, что всех классов материалов решение чи о равенстве теоретии возможно, если груза М нима или больше массы стержня т. яв условие М т, переходшл от нений (2) и (3) к более простым нениям -М ||.(9) - модуль упругости материала стержня; - модуль сдвига материала стержня; P - полярный момент инерции стержня. равенства ш и и( получаем Р азр ем е.зг bJTCol -a) е.) ,. 4егА аамБ.е