Устройство для измерения усталостной долговечности конструкций Советский патент 1982 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной тех нике, а именно к устройствам для измерения усталостной долговечности конструкций.

Известно устройство для определения усталостной долговечности конструкций, содержащее датчик параметра нагружения, подключенный ко входу согласующего усилителя, нелинейный блок, блок умножения, переключатель, счетчик и блок сравнения 1.

Недостатками устройства являются трудоемкость и больщая длительность испытаний при определении усталостной долговечности конструкций, подвергающихся нестационарным случайным процессам нагружения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения усталостной долговечности конструкций, содержащее последовательно соединенные датчик деформации, фильтр с перестраиваемой характеристикой, измеритель среднеквадратичных отклонений и нелинейный блок, регистратор, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам фильтра с перестраиваемой характеристикой и нелинейного блока 2.

Однако зто устройство предназначено, главным образом, для измерения долговечности конструкций, работающих в условиях случайного стационарного нагружения, а в случае, когда конструкция работает в условиях неста,ционарного нагружения, процесс измерения напряжений разбивают на стационарные участки и производят измерение значений долговечности на каждом стационарном режиме нагружения. Затем, зная вероятность повторения таких ста10ционарных режимов работы конструкции в эксплуатации,определяют ее долговечность при нестационарном нагружении.

Цель изобретения - автоматизация измерения усталостной долговечности в условиях нагру15жения нестационарным случайным воздействием.

Указанная цель достигается тем, что устрюйство снабжено датчиком режимов, последовательно соединенными блоком опорных напря. жений блоком сравнения, ко второму входу

20 которого подключен датчик режимов, преобразователем напряжение - импульсы, счетчиком импульсов и блоком деления, выход которого подключен к регистратору, а также управляе390мым делителем, включенным между нелинейным блоком и преобразователем напряжениеимпульсы, и счетчиком циклов, вход которог подключен к выходу преобразователя напряжение-импульсы, а выход - к управляемым входам блоков опорного напряжения и управляемого делителя, нелинейный блок имеет характеристику вида где S - среднеквадратичное значение сигнала; оС - коэффициент пропорциональности; m - показатель наклона кривой выносливости;П - повреждаемость конструкции. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит последовательно соеди ненные датчик 1 деформации, фильтр 2 с перестраиваемой характеристикой, измеритель 3 среднеквадратичнь1Х отклонений и нелинейный блок 4, блок 5 управления, выходы которого подключены к управляющим входам фильтра 2 и нелинейного блока 4, регистратор 6, датчи 7режимов, последовательно соединенные блок 8опорных напряжений, блок 9 сравнения, ко второму входу которого подключен датчик 7 режимов, преобразователь 10 напряжениеимпульсы, счетчик И импульсов и блок 12 деления, имеющий характеристику Т- , выход которого подключен к регистратору 6, а гакже управляемый делитель 13, и включенный между нелинейным блоком 4 и преобразователем 10 счетчик 14 циклов, выход которого подключен к выходу преобразователя 10, а вь1ход - к управляющим входам управляемого делителя 13 и блока 8 опорных напряж ний, где Т - измеряемая долговечность. Устройство работает следующим образом. Сигнал с датчика 1 поступает на вход фильтра 2, параметры частотной характеристики которого задаются до начала измерения блоком 5 управления. Отфильтрованный в соответствии с зависимостью повреждаемости от частоты нагружения в t-oM режиме нагружения, сигнал поступает на вход измерителя 3 среднеквадратичных отклонений, с выхода которого усредненный сигнал поступает на нелинейный блок Аг. t « 4 вида 11; - - S , параметры кото рого гакже задаются блоком 5 управления. Сигнал, пропорциональный повреждаемости Щ, с выхода блока 4 поступает на вход делителя 13, коэффициент передачи которого устанавливается равным Р по коду, поступающем от счетчика 14 циклов, где Р. - вероятность появления в эксплуатации t-ro режима. Сигнал с выхода делителя 13, пропорциональны произведению II i Pt. поступает на вход преобразователя 10, который в каждом i-ом режиме формирует цуг импульсов, количестио которых пропор1у«онально П; Р. Эти импульсы поступают на вход счетчика 11, в котором производится суммирование импульсов по всем i-ым режимам нагружения и формируется П Pi П. Блок 12 деления осуществляет преобразование кода, поступающего с выхода счетчика 11 в сигнал, пропорциональный измеряемой долговечности Т Р{ П , который далее подается на регистратор 6. Сигнал запускапреобразователя 10 формируется в блоке 9 сравнения при совпадении сигналов с выходом датчика 7 режима и блока 8 опорных напряжений. Сигнал на выходе блока 8 формируется в соответствии с поступающим на вход блока 8 кодом с выхода счетчика 14 таким образом, что при i-OM состоянии счетчика 14 сигнал на выходе блока 8 равен сигналу на выходе датчика 7 в (i+1) режиме. Переключение счетчика 14 в следующее состояние осуществляется по сигналу, сформированному в преобразователе 10 после окончания цуга импульсов. В исходном положении счетчики П и 14 находятся в нулевом состоянии, коэффициент передачи делителя 13 равен вероятности появления первого режима Р, напряжение на вьгходе блока 8 равно напряжению, которое появляется на выходе датчика 7 в первом режиме. Как только испытуемая конструкция входит в первый режим работы, происходит срабатывание блока 9 сравнения, сигнал совпадения с выхода блока 9 поступает на управляющий вход преобразователя 10, на выходе которого появляется цуг импульсов, количество которых пропорционально произведеиию ГЦ Р. После окончания цуга счетчик 14 переключается в следующее состояние, при этом на управляемом делителе 13 устанавливается коэффициент передачи, равный PJ , а на выходе блока 8 опорных напряжений появляется напряжение, равное напряжению с датчика 7 при появлении второго режима. Как .только конструкция достщ-ает второго режима, происходит очере; ное срабатывание блока 9 совпадения, на выходе преобразователя 10 формируется цуг импульсов, количество которых пропорционально произведению П Р, . Таким образом, в счетчике 11 записывается количество импульсов, пропорцноиальных суммарной повреждаемости от первого и второго режимов работы с учетом вероятности появления этих режимов. Аналогичным образом определяется суммарная повреждаемость при всех этих режимах работы. Сигнал с выхода счетчика Л поступает на вход блока 12 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный /1олго1 ечности конструкции, с учетом всех режимов

59057:

ее работы, который далее nociyiiaei на рсгисгратор 6.

Предлагаемое изобретение сокращает время определения усталостной долго1К гности конструкций.5

Формула и 3-0 бретения

Устройство для измерения усталостной дол- ю говечности конструкций, содержащее последовательно соединенные датчик деформации, фильтр с перестраиваемой характеристикой, измеритель среднеквадрати шых отклонений и нелинейный блок, регистратор, блок управления, 15 выходы которого подключены к управляющим входам фильтра с перестраиваемой характеристикой и нелинейного блока, отличающееся тем, что, с целью автоматизации измерения усталостной долговечности в уело- ,ВИЯХ нагружения нестационарным случайным воздействием, оно снабжено датчиком режимов, последовательно соединенными блоком опорных напряжений, блоком сравнения, ко второму входу которого подключен датчик режимов,

прсобрачонателем напряжение-импульсы, счетчиком импульсов и блоком деления, выход которого подключен к регистратору, а также управляемым делителем, включенным между нелинейным блоком и преобразователем напряжение-импульсы, и счетчиком циклов, вход которого подключен к выходу преобразователя напряжение-импульсы, а выход - к управляемым входам блоков опорного напряжения и управляемого делителя, нелинейный блок имеет характеристику пида

хгде S

среднеквадратичное значение сигнала; коэффициент пропорциональности;

оС - показатель наклона кривой вьшос:швости;П - повреждаемость конструкции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2119182, кл. G 01 N 3/06, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 643775, кл. G 01 N 3/06, 1979 (прототип).