Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях

Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

: Л?Ф л нот ел

ИЗОБРЕТЕН ЫЯ

Союз Советски к

Социалистических

Республик (1739368

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.05.77 (21) 2483566/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 0l N 3/38

G 01 N 11/16

Гооударстееииый комитет

СССР (53) УДК 620.178. .311.62 (088.8) Опубликовано 05.06.80. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 15.06.80

Ilo делам иэооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Г. С. Писаренко и В. А. Леонец

Институт проблем прочности АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАССЕЯНИЯ

ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛАХ ПРИ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ

Изобретение относится к установкам для исследования механических свойств материалов при воздействии на них знакопеременных циклических нагрузок, в частности к устройствам для определения декремента сво бодных затухающих колебаний образца.

Известна установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, содержащая станину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с размещенными на его концах грузами в виде дисков и нить 10 для подвеса образца к станине. На станине укреплены два рычага-захвата, в которых установлен исследуемый образец (1) .

Недостатком установки является потеря механической энергии в момент освобождения предварительно деформируемого образца от связей (рычагов-захватов).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, которая содержит станину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с раз- мещенными на его концах грузами в виде

2 дисков и нитью для подвеса образца к станине, взаимодействующий с дисками возбудитель крутильных колебаний, измерительный вибропреобразователь и блок измерения параметров затухающих колебаний образца 12).

Недостатком этой установки является низкая точность измерений, обусловленная конструкционным рассеянием энергии в месте крепления исследуемого образца к массивной плите.

Целью изобретения является повышение точности эксперимента.

Указанная цель достигается тем, что установка снабжена двумя установленными по оси подвески подвижными в осевом направлении опорами, одна из которых размещена над верхним, а другая — под нижним диском, индивидуальным приводом осевого перемещения каждой опоры и подключенным к блоку измерения блоком управления, служащим для включения приводов при достижении заданной амплитуды вынужденных крутильных колебаний образца, а возбудитель крутильных колебаний выполнен в виде двух питаемых от одного задающего генератора через усилитель мощности электромагнитов, 739368 за

$5 на обращенных друг к другу торцах дисков и сердечников электромагнитов выполнены выступы, причем выступы каждого электромагнита расположены относительно выступов диска с угловым смещением, противоположным направлению углового смещения между выступами другого электромагни та и диска.

Привод осевого перемещения каждой опоры выполнены в виде установленного на электромагните соленоида, а каждая опора подпружинена к диску.

Кроме того, опоры включены в замыкаемую через образец электрическую цепь, соединяющую задающий генератор с усилителем мощности.

На фиг. 1 показана предлагаемая установка, общий вид; на фиг. 2 — взаимное расположение выступов на электромагнитах и сосредоточенных массах.

Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях содержит станину 1, на которой укреплен электромагнит 2 с П-образным сердечником. На торцах сердечника электромагнита имеются прямоугольные выступы 3.

Между обмотками 4 установлена подвижная опора 5, поджатая пружиной 6. На опоре 5 расположена обмотка 7 электромагнитного привода. Цилиндрический образец 8 изготовлен цельным с сосредоточенными массами 9 и 10 на концах и подвешен на нити 11.

По оси вращения образца на сосредоточенных массах 9 и 10 имеются конические углубления 12 и 13. На верхней торцовой поверхности сосредоточенной массы 9 расположены прямоугольные выступы 14, а на внешней торцовой поверхности сосредоточенной массы 10 выполнены прямоугольные выступы 15. Со стороны подвески образца на станине 1 укреплен электромагнит 16 с П-образным сердечником, на торцовой поверхности которого имеются прямоугольные выступы 17. Выступы на электромагнитах и сосредоточенных массах выполнены с единым шагом Т. Между обмотками 18 установлена подвижная опора 19, поджатая пружиной 20 и снабженная обмоткой 21 электромагнитного привода опоры. Установка содержит также измерительный вибропреобразователь, состоящий из задающего генератора 22 и усилителя 23. Задающий генератор 22 через подвижную опору 19, образец 8, подвижную опору 5 соединен с входом усилителя 23. При этом подвижнь1е опоры 5 и 19 изолированы от корпуса установки с помощью изоляционных шайб 24. Выход усилителя 23 соединен с обмоткой 18 и через реостат 25 с обмоткой 4. Тензометрический датчик 26 подключен к блоку 27 измерения параметров затухающих колебаний образца, связанному с блоком 28 управления, к которому параллельно подключены обмотки электромагнитных приводов подвижных опор 5 и 19.

1

Установка работает следующим образом.

Образец 8, подвешенный на нити 11, фиксируется между подвижными опорами 5 и 19.

Подвижные опоры входят в конические углубления 13 и 12 в образце, поджимаются пружинами 6 и 20. Управляющий сигнал с требуемой частотой поступает от задающего генератора 22 через подвижную опору 19, образец 8, подвижную опору 5 на вход усилителя 23. Входной сигнал усилителя 23 поступает на обмотки 4 и 18. Замыкание в магнитных потоков электромагнита 2 через сосредоточенную массу 9, электромагнита 16 через сосредоточенную массу 10 приводит к возникновению одновременно в течение половины периода противоположно направленных крутящих . моментов, приложенных к сосредоточенным массам 9 и 10. Равенство по абсолютной величине этих моментов достигается регулировкой величины тока в обмотках 4 при помощи реостата 25. Образец совершает вынужденные крутильные коле>< бания. При достижении требуемой амплитуды колебаний с тенэометрического датчика

26 поступает электрический сигнал в блок измерения параметров затухающих колебаний, достаточный по амплитуде для включения в блоке 28 управления питания обмоток

7и 21.

Включенные обмотки 7 и 21 поступательно перемещают подвижные опоры 5 и 19. В момент отсоединения подвижных опор 5 и 19 разрывается цепь между задающим генератором 22 и усилителем 23. Происходит срыв колебаний. Затухающий колебательный процесс регистрируется в блоке измерения параметров затухающих колебаний, например, путем фиксирования на движущуюся фотопленку при помощи отклонения светового луча в шлейфовом осциллографе, в котором угол поворота зеркала шлейфа пропорционален амплитуде деформации образца. По величине декремента затухающего процесса определяют по известной формуле величину рассеяния энергии в материале образца.

Повышение точности эксперимента на установке достигается благодаря исключению такого источника конструкционных потерь, как крепление к массивной плите в известных установках. В предлагаемой установке при испытаниях в момент измерения образец свободно подвешен на нити, и поэтому установка позволяет более точно определять диссипативные характеристики материалов, из которых изготовлены образцы.

Точность измерения рассеяния энергии в материале повышается также благодаря тому, что срыв колебаний, т.е. выключение генератора, происходит синхронно с отсоединением опор от образца, Это обеспечивается тем, что вывод задающего генератора включен последовательно с подвижными опорами и образцом.

739368

Предлагаемая установка позволяет получить точные величины рассеяной энергии в исследуемых материалах при циклических деформациях для различных целей, например для исследования масштабного эффекта.

Формула изобретения

1. Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, содержащая станину, крутиль- ный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с размещенными на elо концах грузами в виде дисков и нитью для подвеса образца к станине, взаимодействующий с дисками возбудитель крутильных колебаний, измерительный вибропреобразователь и блок измерения параметров затухающих колебаний образца, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности эксперимента, она снабжена двумя установленными по оси подвески подвижными в осевом направлении опорами, одна из которых размещена над верхним, а другая — над нижним диском, индивидуальным приводом осевого перемещения каждой опоры и подключенным к блоку измерения блоком управления, служащим для включения приводов при дости6 женин заданной амплитуды вынужденных крутильных колебаний образца, а возбудитель крутильных колебаний выполнен в виде двух питаемых от одного задающего генератора через усилитель мощности электромагнитов, на обращенных друг к другу тор5 цах дисков и сердечников электромагнитов выполнены выступы, причем выступы каждого электромагнита расположены относительно выступов диска с угловым смещением, противоположным направлению углового ю смещения между выступами другого электромагнита и диска.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что привод осевого перемещения каждой опоры выполнен s виде установленного на электромагните соленоида, а каждая опора

ss подпружинена к диску.

3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что опоры включены в замыкаемую через образец электрическую цепь, соединяющую задающий генератор с усилителем мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Писаренко Г. С., Яковлев А. П. и Матвеев В. В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. Киев, «Наукова

zs думка», 1971, с. 66.

2. Там же, с. 82 — 84 (прототип).

739368

Рис 2

Составитель В. Шехтер

Техред К. Шуфрич Корректор М. Демчик

Тираж 1019 Подписное

Редактор Т. Рожкова

Заказ 2914 37

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4