Стенд для испытания изделий на воздействие циклических деформаций Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к механическим испытаниям изделий, а именно к стендамдля испытания изделий на воздействие циклических деформаций и может быть использовано для проверки прочности и устойчивости изделий и элементов электронной техники, закрепляемых на панелях (подложках) , подверженных в условиях эксплуатации вибрационным и другим динамическим нагрузкам. Известен стенд для виброиспытаний, в котором в качестве стола для установки испытуемых изделий -испол зуют упруго-деформируемую конструк цию. Возбуждение рабочего стола осу ществляют несколькими возбудителями присоединенными к столу в произволь ных точках 1. Однако указанный стенд не обеспечивает однозначности воздействующих факторов при испытаниях разнотипных изделий или изменении их положения на столе. Это объясняется неравномерностью деформирования стола, снижающей точность испытаний Наиболее близким по технической сущности и положительному результату к предлагаемому является стенд д испытания изделий, преимущественно электронных приборов, на комбинированное воздействиециклических деформаций и вибраций, содержащий упруго-деформируемый стол для закрепления испытуемых изделий, его центральную опору и возбудители колебаний , один из которых соединен через опору с центром столг, а другой с его периферией С2. Недостатком известного стенда является малый срок службы, так как при амплитудах перемещения возбудителей колебаний, превышающих предельно-допустимые, а также вследствр концентрации напряжений в местах присоединения опор, механические напряжения в материале стола и в изделии могут достигать разрушающих значений и приводить в негодность как рабочий стол, так и установленное на нем изделие. Цель изобретения - увеличение срока службы- стенда. Поставленная цель достигается тем, что стенд снабжен второй опорой,расположенной зеркально первой с противоположной стороны стола, а рабочая поверхность опор выполнена криволинейной с радиусом кривизны R, выбранным из условия

)

2€р{Х7

где d - толщина рабочего стола; максимально допустимые

относительные деформации стола;

р(х} - максимально допустимые относительные деформации стола.

На фиг. 1 схематично изображен один из вариантов .выполнения стенда; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Стенд содержит упруго-деформируемый стол 1, вьтолненный в виде элемента равного сопротивлению изгиба, например пластины в форм ромба, первую центральную опору 2 и расположенную с противоположной стороны стола 1 зеркально опоре 2 опору 3, рабочая поверхность которых (опор 2 и 3) выполнена криволинейной с постоянным радиусом кривизны, например, цилиндрической. Стол 1 и опоры 2 и 3 соединены между собой разъемным соединением с помощью винтов 4.

Стол 1 закреплен опорами 2 и 3 по линии, проходящей через его центр и совпадающей с одной из его диагоналей. Периферийные участки стола 1 соединены с возбудителем 5 колебаний посредством переходника 6. В опорах 2 и 3 по их оси симметрии выполнены сквозные отверстия 7 и 8 для установки испытуемого изделия 9 на столе 1. Стенд работает следующим образом. Испытуемое изделие 9 закрепляют на столе 1 в отверстии 7 с помощью клеевого соединения или вакуумного прижима.

Приводят возбудитель 5 в колебательное перемещение с заданным законом изменения амплитуды. Переходник б предназначен для передачи колебаний возбудителя 5 столу 1 и обеспечивает синхронное перемещение незакрепленных концов стола в соответствии с колебаниями возбудителя 5. Стол 1 при этом деформируется, деформируя испытуемое изделие 9 по закону колебаний возбудителя 5, При увеличении амплитуды колебаний возбудителя 5 выше предельно-допустимых значений, стол 1 соприкасаетс с криволинейной рабочей поверхностью опор 2 и 3, и его радиус изгиба ограничивается радиусом кривизны опор 2 и 3. При этом возникающие в столе 1 механические напряжения распределяются равномерно, не создавая концетрации в местах присоединения его к опорам 2 и 3. Это значительно увеличивает долговечность рабочего стола стенда.

Относительные деформации §(Х) стола 1 связаны с радиусом R кривизны опор 2 и 3 следующим соотношением

где d - толщина стола 1. Уменьшение концентраций напряжений и ограничение их максимальных величин J объясняется тем, что величина механических напряжений, возникающих при изгибе в упругом элементе (столе 1), обратно пропорциональная радиусу изгиба. Если радиус изгиба постоянен по

длине упругого элемента,то соответственно будет постоянным и максимальное механическое напряжение. При работе стенда стол 1, начиная с некоторой заданной величины динамических деформаций, определяемой радиусом кривизны рабочей поверхности ,опор 2 и 3, соприкасается с той или иной опорой все большей частью своей поверхности, повторяя ее криволинейность. Этим достигается ограничение уровня динамических деформаций и их выравнивание по всему столу 1. При радиусе опор 2 и 3, большем -2g. (где р (X) - максимальные относительные деформации стола 1 при испытаниях), при сравнительно небольшой амплитуде колебаний изгиб стола 1 ограничивается поверхностью опор 2 и 3. В то же вреQ мя, при радиусе опор 2 и 3, меньшем 2g Сху (где €f,(X) - предельно-допусти7 е деформации стола 1, определяемые пределом прочности его материала), наблюдается пропорциональное увеличение механических напряжений в материале стола 1 при увеличении амплитуды колебаний, которые при определенных величинах амплитуды могут достигнуть разрушающих значений.

Исходя из указанного, радиус кривизны рабочей поверхности опор 2 и 3 выбирается в диапазоне

г R

(Х)

обеспечивающем в достаточно широких пределах деформацию стола, а следовательно, и закрепленного на нем испытуемого изделия 9.

Для всенаправленного деформироег вания изделий стол 1 может быть выполнен в виде диска переменного сечения с круговым присоединением возбудителя (возбудителей) колебаний на периферии. Опоры в этом случае выполняются со сферической рабочей ЛО поверхностью. Опоры могут быть соеди нены с дополнительным возбудителем колебаний, что позволит проводить испытания на комбинированное воздействие вибраций и циклических деформаций.

В ОПЫТНОМ образце стенда стол был выполнен из стеклотекстолита толщиной 2 мм в виде ромба со стороной 75 мм. Рабочие поверхности опор были выполнены цилиндрическими с радиусом кривизны 10 м (диапазон динамических деформаций , ).

Сопоставительные испытания показали, что срок службы предлагаемого стенда по сравнению с известными увеличился в 5-10 раз. Увеличение срока службы достигнуто благодаря уменьшению концентрации напряжений в материале стола в местах присоединения его к опорам, а также вследствие ограничения их максимально возможной величины.

Формула изобретения

Стенд для испытания изделий на воздействие циклических деформа-ций, содержащий упруго-деформируемый стол для установки испытуемых изделий, eto центральную опору и возбудитель колебаний, присоединенный к столу по его периферии, о тличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы, он снабжен второй опорой, расположенной зеркально первой с противоположной стороны стола, а рабочая повепхность опор выполнена криволинейной с радиусом кривизны R,выбранным из условия

d

R , сПГГ

it

где d - толщина стола;

р(Х) - максимальные рабочие

относительные деформации стола;

п(Х) - максимально допустимые

относительные деформации стола.

20 И с точ НИКИ и нформаци и,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3.686.927, :кл. 73-71.6, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 25 .1 769382, кл. G 01 7/00, 1978 (прототип) .