Способ циклического нагружения материала и устройство для его осуществления

Способ циклического нагружения материала и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к прочностным испытаниям и позволяет расширить функциональные возможности путем обеспечения испытаний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния . В трехкамерном гидроцилиндре 5 размещен шток-поршень 4 со сквозным отверстием Рабочую жидкость в образец 3 подают от системы 17 подачи в камеры 6 и 7. Плавным увеличением амплитуд колебаний в поршнях пульсаторов создают то или иное напряженное состояние в образце 3 Определение условий подведения внутрен него давления в полость образца, а также определение закономерностей изменения внешних силовьЛс факторов во времени по лучают такое силовое поле, когда вектор растяжения вращается с постоянной скоро стью. 2 с п ф-лы, 6 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (II) (ям 6 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4192717/28 (22) 09.02.87 (46) 07.01.91. Бюл. N. 1 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И,Калинина (72) В,А.Шерстнев (53) 620,178(088.8) (56) Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений, Справочное пособие. Киев: Наукова думка, 1981, с.131134. (54) СПОСОб ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к прочностным испытаниям и позволяет расширить функциональные воэможности путем обеспечения испытаний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния. В трехкамерном гидроцилиндре 5 размещен шток-поршень 4 со сквозным отверстием. Рабочую жидкость в образец 3 подают от системы 17 подачи в камеры 6 и

7. Плавным увеличением амплитуд колебаний в поршнях пульсаторов создают то или иное напряженное состояние в образце 3.

Определение условий подведения внутреннего давления в полость образца, а также определение закономерностей изменения внешних силовьЬ факторов во времени Ro лучают такое силовое поле, когда вектор растяжения вращается с постоянной скоро стью. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

1619117

Изобретение относится к прочностным испытаниям и может быть использовано для оценки усталостных характеристик материала.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем обеспечения испы-аний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния.

На фиг.1 изображена схема устройства для циклического нагружения материала; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — 5— графики, иллюстрирующие соотношения между напряжениями в образце материала; на фиг,6 — образец материала.

Устройство для циклического нагружения материала содержит активные захваты

1 и 2 для образца 3, связанные со шток-поршнем 4 со сквозным отверстием для подачи рабочей среды трехкамерного цилиндра 5 с камерами 6 и 7. Шкив 8 связан с гидроцилиндрами 9 —.12 посредством гибких элементов 13 — 16. Система 17 подачи рабочей среды с гидропневмоаккумулятором сообщена с дросселями 18 и 19. Пульсатор 20 сообщен с гидроцилиндром 5. Дроссель 21 сообщен с однокамерным пульсатором 22 в одной цепи с гидроцилиндрами 9 и 10. Для обеспечения режимсв, отличных от ротационного растяжения, установлены золотники

23 и 24. С пассивным захватом 2 связан механизм 25 поступательного перемещения.

Способ циклического нагружения осуществляют следующим образом.

Рабочую жидкость от системы 17 подачи по двум каналам через золотник 24, дроссели 18 и 19 в камеры 6 и 7 до давления

Ро подают в образец 3, В образце 3 возбуждаются нормальные

1 напряжения о g — o = — по.Через золот2 ник 23 жидкость подают в гидроцилиндры

9-12. В гибких элементах 13-16 создается начальное натяжение То. Шкив 8.при этом самоуравновешен и кручение в образце 3 отсутствует. Выводят на рабочий режим пульсаторы 20 и 22, Плавным увеличением амплитуды колебаний y1(t) поршня в пульсаторе 20 устанавливают режим, при котором давление в камерах 6 и 7 гармонически изменяется от 2 до 0 в противофазе, амплитуды о gp, =

oq = — гго (главные оси напряженного со2 стояния неподвижны). Плавным увеличе: ием амплитуды колебаний yz(t) поршня в пульсаторе 22 создают пульсации давления в гидроцилйндрах 11 и 12 и возбуждают циклическое кручение образца при амплитуде касательных напряжений r A, равной

tA — - -oo. Пульсации давления рассчитывают из условия, что амплитуда скручивающего Ма должна быть равна Мо. При периодическом изменении и g и су в образце возбуждается ротационное растяжение, когда вектор растяжения оо вращается со

N скоростью — .

Достижение чистого ротационного растяжения (сг1 =оо, a o =О) предполагает периодическое изменение давления в каждом канале пульсатора 20 от максимального значения 2 до О.

Для осуществления режимов двухосного противофазного растяжения образца (без кручения) и симметричного циклического кручения (со статическим двухосным растяжением и без растяжения образца используют золотники 23 и 24 для включения-отключения той или иной ветви гидросистемы, а также независимо регулируемые пульсаторы 20 и 22.

Способ основан на одновременном действии внешних силовых факторов N, P и М (внутреннее давление не вызывает осевое растяжение), при котором соотношения между возникающими напряжениями erg =

2и

= рсзо/2h, az = йб и ой, r z = отвеad h чают в определенный момент времени соотношениям между координатами точек на круге Мора для одноосного растяжения {соответствует точкам круга О и 2, положение главных площадок показано на фиг.4), Линия действия наибольшего главного напряжения о| = оо (наименьшее напряжение

az = О) при этом повернута на угол а против часовой стрелки, При произвольныхзначениях угла а напряжения o g,сгz,t gZ должны удовлетворять уравнениям сг g= — сто(1 +соз2а). oz = — oо(1

1 1

2 2

1 — cos 2 а) и т @ = — — оо з!п2а.

Если угол 2а =ил, где в- циклическая частота; с — время, то для поворота главных площадок, а следовательно, линии действия (д

oо с частотой — необходимо обеспечить

2 изменение N, P v, М в соответствии со следующими уравнениями:

0 0 2 с о(1+coset) =

2h 2h 1

= Ро (1 + совал );

1619117

N = ЖООМу = Kdph — Op (1 — созйл ) =1

= N p (1 — созсм );

М = — 1 жД hт а = 1 md h X г 1 г

2 2

x — opslnon = Mpcos (on — — ).

1 Л

2 2

При повороте вектора cr p на угол к материал претерпевает полный цикл напряженного состояния в нем, т,е. частота ротационного растяжения материала f> (Гц) равна частоте f (Гц) изменения P N и М, причем f = в/2л.

Принципиальным для данного способа являются следующие моменты: внутреннее давление подведено таким образом, чтобы оно не вызывало осевого растяжения; внутреннее давление и осевая сила возбуждаются в противофазе по отнулевому синусоидальному циклу с частотой ротационного растяжения; скручивающий момент возбуждается по симметричному синусоидальному циклу с частотой ротационного растяжения с отставанием по фазе на четверть периода относительно одной из фаэ экстремальных значений осевой силы и внутреннего давления, Формула изобретения

1. Способ циклического нагружения материала, заключающийся в том, что создают в трубчатом образце материала растягивающие напряжения по различным осям путем приложения к нему осевой силы, внутреннего давления и крутящего момента, отличающийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния, к торцу образца прикладывают осевые усилия, уравновешивающие осевую составляющую внутреннего давления, осевую силу и внутреннее давление прикладывают в противофазе по отнулевому циклу, а крутящий момент — c

5 отставанием по фазе на четверть периода относительно фазы экстремального значения осевой силы по симметричному циклу.

2. Устройство для циклического нагружения материала, содержащее систему по.10 дачи рабочей среды, соосные пассивный и активный захваты для крепления трубчатого образца, механизм нагружения крутящим моментом и механизм поступательного осевого перемещения пассивного захвата, вы15 полненный в виде сообщенного с системой подачи рабочей среды гидроцилиндра с двумя соосными штоками, установленными симметрично относительно поршня, и перегородкой, делящей его подпоршневую по20 лость на две камеры, в одной из которых размещен конец одного из штоков, а в штоках и поршне выполнено сквозное отверстие для подачи давления во внутреннюю полостьобразца, отл и ча ю щ ее с я тем, 25 что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния, механизм

30 нагружения крутящим моментом выполнен в виде шкива и приспособления для его поворота вокруг своей оси, включающего дополнительные гидроцилиндры, система подачи рабочей среды сообщена с этими

35 гидроцилиндрами и с основным гидроци- . линдром посредством соответствующих золотников, а устройство снабжено дв мя пульсаторами в виде цилиндров с поршнями, одна из полостей первого пульсатора

40 соединена с надпоршневой полост;ю основного гидроцилиндра, а другая — с одной из камер, а одна из полостей второго пульсатора — с полостями дополнительных гидроцилиндров.

1619117

Фиг.2

1619117 е) 21K Br tot

6g а<

=art °

Редактор Л.Гратилло

Заказ 40 Тираж 1

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фу

4е г)

$dy

f бо

) Cd

Составитель А,Грунина

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Cd(2