Установка для механических испытаний материалов по заданной программе

Установка для механических испытаний материалов по заданной программе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц765696 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02. 08.76 (21) 2393425/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 230980. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 25. 09. 80 51)М К„,з

G N 3/08

G О I и 3/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 620 172

251 22(088 8) (72) Авторы изобретения

М.М. Алексюк, A.Ï. Волощенко, Я.A. Крохин и Е.В. Ляпин (71) Заявитель

Институт проблем прочности AH Украинской ССР (54) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

ПО ЗАДАННОЙ ПРОГРАММЕ

Изобретение относится к испытатель ной технике, а именно к установкам для механических испытаний материалов по заданной программе.

Известна установка для иссле- 5 дования ползучести материалов по заданной программе в реакторе, содержащая тяги, у которых отношение их длины к площади поперечного сечения соизмеримо с аналогичным отно- 10 шением для образца, захваты для крепления образца, расположенные на тягах, исполнительный привод, включающий редуктор и коробку скоростей, датчик усилия, датчик положения исполнительного привода, блок управления, свяванные с ним блок обработки информации, выход которого соединен с исполнительным приводом, коммутатор, блок вывода информации, 20 соединенный с датчиком усилия и датчиком положения исполнительного привода, задатчик программы деформации; эадатчик программы нагружения с установкой задания, схемы срав-25 нения деформаций и усилий, первые выходы которых связаны, соответственно, с датчиком положения исполнительного привода и с датчиком усилия, вторые входы — с одноименными задат- 30

2 чиками программ, а выходы через коммутато — с блоком обработки информации (1) .

Недостатком указанной установки является низкая точность выполнения заданной программы нагружения или деформации образца при изменяющихся внешних условиях испытаний, так как при недостаточной жесткости тяг деформация образца меньше перемещения исполнительного привода на величину силовой деформации тяг, из-за чего фактическая скорость деформации образца может быть меньше заданной в несколько раэ. При изменяющихся внешних условиях испытаний деформации тяг (например, температурные) несинхронны, из-за чего фактическая скорость деформации образца может на несколько порядков отличаться от заданной.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для механических испытаний материалов по заданной программе, содержащая тяги, захваты для крепления образца, расположенные на тягах, датчики деформации и нагрузки, исполнительный привод, блок управления, связанный с ним блок обработки инфор765696 мации, выход которого соединен с исполнительным приводом, коммутатор, включающий в себя измерители сигналов ошибки деформации и нагрузки, блок вывода информации,. соединенный с датчиками деформации и нагрузки, эадатчики программ деформации и нагрузки, эадатчики программ деформации и нагрузки с установкой задания, элементы суммирования деформаций и нагрузок,, первые входы которых связаны с одноименными задатчиками, программ, а вторые входы — с одноименными задатчиками программ с установкой задания, схемы сравнения деформаций и нагрузок, первые входы которых 15 связаны с одноименными датчиками, вторые входы — с одноименными элементами суммирования, а выходы — с одноименными измерителями сигналов оши бок и, через коммутатор — с блоком Щ обработки информации j2) .

Недостатком указанной установки является невысокая точность выполнения заданной программы испытаний при изменяющихся внешних условиях.

При испытании в реакторе фактическая траектория движения захватов образца является лишь ступенчатым приближением к заданной.

Цель изобретения — повышение точности испытаний при изменяющихся внешних условиях.

Указанная цель достигается тем, что установка снабжена функциональными преобразователями входных сигналов, связанными с эадатчиками

35 программ, и связанными с блоком управления вторым коммутатором и дополнительным блоком обработки информации, вход которого связан с первым коммутатором, а выход через 40 второй коммутатор — с функциональными преобразователями входных сигналов.

На чертеже приведена схема установки.

Установка содержит силопередающие тяги 1 и 2, на которых расположены захваты 3 и 4 для крепления испытываемого образца 5 материала, с которым связаны датчик б деформации образца и датчик 7 приложенной к образцу нагрузки, исполнительный привод 8 для нагружения или деформации образца 5,а также блок 9 управления, обеспечивающий согласованную работу всех элементов установки, блок 10 обработки информации для управления исполнительным приводом 8, коммутатор 11, связанный с блоком 10 обработки информации 11, блок 12 вывода информации, соединенный с датчика- pg ми 6, 7 и включающий в себя измерители 13, 14 сигналов ошибки нагрузки и деформации.

Установка содержит также эадатчики 15, 16 программ нагрузки и деформации для ввода, запоминания и выдачи программ испытаний, а также Задатчики 17, 18 программ с установкой задания нагрузки и деформации и элементы 19, 20 суммирования нагрузок и деформации для корректировки программ. С элементами 19, 20 сум- мирования с одной стороны, и с датчиками б и 7, с другой, связаны схемы 21, 22 сравнения нагрузок и деформаций, выходы которых соединены с одноименными измерителями 13, 14 сигналов ошибки и с коммутатором 11.

Задатчики 15, 16 программ включают

s себя функциональные преобразователи

23, 24 входных сигналов, связанные через второй коммутатор 25 с выходом дополнительного блока 2б обработки информации, соединенного с выходом первого коммутатора 11. Функциональные преобразователи 23 и 24 и блок 26 обработки информации могут быть выполнены, например в виде интеграторов. Схема 21 сравнения нагрузок, коммутатор 11, блок 10 обработки информации, исполнительный привод 8 и связанный с ним через тяги 1, 2 и образец 5 датчик 7 нагрузки образуют контур автоматического регулирования, нагрузки, управляемый сигналом задатчика 15 программы нагрузки. Схема 22 сравнения деформаций, коммутатор 11, блок 10 обработки информации, исполнительный привод 8 и связанный с ним через тяги 1, 2 и образец 5 датчик

6 деформации образуют контур автоматического регулирования деформации, управляемый сигналом задатчика 16 программы деформации.

Установка работает следующим образом.

Пусть, например, проводят длительные испытания на растяжение с постоянной скоростью деформации в поле реакторного облучения, с периодическими остановками реактора беэ изменения текущего (накопленного к моменту остановки) нагружения образца. В установку, расположенную вне пределов реакторного облучения, помещают образец. Приводят в исходное состояние измерительные и нагружающие системы установки, включают контур регулирования нагрузки и помещают установку в канал реактора.

Поддерживая нулевой уровень входного сигнала, контур регулирования нагрузки обеспечивает перемещение исполнительного привода B,êîìïåíñèðóþöåå тепловую деформацию образца и тяг. После выхода установки на режим испытаний корректируют до нуля сигнал ошибки деформации задатчиком 18 до нулевых показаний измерителя 14, включает двухконтурный режим деформации и запускают программу деформации. Изменяющийся сигнал ошибки деформации после обработки блоками 26 и 23 воздействует на вход контура регулиро765696

65 лучения. вания нагрузки, нагружая образец 5, что сопровождается его деформацией, фиксируемой датчиком 6. Некоторое время спустя устанавливается и в дальнейшем поддерживается средняя скорость деформации, соответствующая скорости, заданной программой. 3аданная скорость устанавливается быстрее, если в задатчик 15 программы нагрузки предварительно вводят ожидаемую (ориентировочную) скорость изменения нагрузки образца, полученную, например путем на основе априорных данных об испытуемом материале и параметрах заданной программы.

На участке испытаний с малыми значениями производной по управляемому параметру (например, когда производная усилия по деформации станет меньше отношения порога чувствительности датчика нагрузки к порогу чувст вительности датчика деформации} переходят на режим с включенным контуром деформации, для чего корректируют сигнал ошибки деформации, отключают контур регулирования нагрузки и включают контур регулирования деформации. На последующих участках испытаний, в зависимости от абсолютной величины производной по управляемому параметру, возможны дальнейшие переходы от одноконтурной схемы работы установки к двухконтурной и обратно:

-одноконтурные режимы — c включенным контуром регулирования нагрузки (схема 21 сравнения через коммутатор 11 соединена с блоком 10) и с включенным контуром регулирования деформации (схема 22 сравнения через коммутатор 11 соединена с блоком 10);

-двухконтурные режимы — двухконтурный режим нагружения (задана программа нагружения, включен контур регулирования деформации, схема 21 срав нения нагрузок через коммутатор 11, блок 26 обработки информации и коммутатор 25 соединены с функциональным преобразователем 24 задатчика

16 программы, выдающего сигнал вспомогательной программы деформации) и двухконтурный режим деформации (задана программа деформации, включен контур регулирования нагрузки, схема 22 сравнения деформаций через коммутатор 11; блок 26 обработки информации и коммутатор 25 соединены с функциональным преобразователем 23 задатчика 15 программы, выдающего сигнал вспомогательной программы натружения).

Переключение режимов производится .автоматически, с помощью блока 9 управления или вручную. Переход с режима на режим выполняется в зависимости от заданной программы испытаний и поведения образца 5 в ходе испытаний. Перед переходом от контура регулирования нагрузки к контуру регулирования деформации или обратнО по измерителям 13 или 14 сигнала ошибки с помощью ссн тветствующего задатчика 17 или 18 программы с установкой задания корректируют, например до нуля сигнал ошибки включаемого контура регулирования. Для начала испытаний в установку помещают образец 5, и при участии блока

9 управления приводят в исходное состояние элементы установки, например устанавливают в нулевые положения задатчики 15-18 программ и датчики 6 и 7, вводят заданную программу испытаний, после чего включают требуемый режим испытаний.

15 При временных остановках реактора (или преднамеренных изменениях внешних условий испытаний) корректируют до нуля сигнал ошибки нагружения, приостанавливают заданную прог2О рамму испытаний и включают контур регулирования нагружения. Для гродолжения испытаний корректируют (прй необходимости)соответствующий сигнал ошибки, включают одну иэ схем работы установки и запускают далее заданную программу испытаний.

При испытаниях металлов на полэучесть или длительную прочность на основных участках испытаний (при постоянстве заданной нагрузки) производная деформации по нагрузке максимальна, поэтому установка работает по двухконтурной схеме нагружения. . Таким образом, при механических испытаниях материалов по заданной программе деформации (или нагрузки) на участках диаграммы "нагрузкадеформация" с наибольшими значениями производной по деформации (нагруэ40 ке) образец нагружается (деформируется) по вспомогательной програм- ме нагрузки (деформации), величина которой корректируется по результатам сравнения текущего измерен4> ного значения деформации с заданной программой. Корректировка величины вспомогательной программы может выполняться, например путем двукратного интегрирования разности сравниваемых величин..

Установка обеспечивает большую достоверность и повторяемость результатов испытаний, так как существенно снижаются влияния изменяющихся внешних условий испытаний, нарушающих требуе-. мую траекторию захватов 3 и 4 образца 5, что повышает точность определения характеристик испытуемого материала при одинаковом числе испытаний или снижает требуемое чисЩ ло испытаний при одинаковой точности оценки их результатов. Последнее особенно важно при проведении длительных дорогостоящих испытаний, например в условиях реакторного об"

765696

Формула изобретения

Составитель Э. Карпиловская

Редактор T. Кугрышева Техред С.Мигунова Корректор И. Муска

Заказ 6919/16 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Установка для механических испытаний материалов по заданной программе, содержащая тяги, захваты для крепления образца, расположенные на тягах, датчики деформации и нагрузки исполнительный привод, блок управления, связанный с ним блок обработки информации, выход которого соединен с исполнительным приводом, коммутатор, включающий в себя измерители сигналов ошибки деформации и нагрузки, блок вывода информации, соединенный с датчиками деформации и нагрузки, задатчики программ деформации и нагрузки, задатчики программ деформации и нагрузки с установкой задания, элементы суммирования деформаций и нагрузок, первые входы которых связаны с одноименными задатчиками программ, а вторые входы — с одноименными задатчиками программ с установкой задания, с: емы сравнения деформаций и нагрузок, первые входы которых связа:ы с одноименными датчиками, вторые входы — с одноименными элементами суммирования, а выходы - с одноименными измерителями сигналов ошибок и, через коммутатор, — с блоком обработки информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности испытаний при изменяющихся внешних условиях, установка снабжена функциональными преобразователями входных сигналов, связанными с задатчиками программ, и связанными с блоком управления вторым коммутатором и дополнительным блоком обработки информации, вход которого связан с первым коммутатором а выход, через второй коммутатор с функциональными преобразователями

15 входных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды НИКИМПа.-Исследование и проектирование испытательных машин, Щ веса- и силоизмерительных приборов.

М., 1974, вып. 3, с. 3-6.

2. Проспект фирмы "Инстрон". Универсальные машины для статических и динамических испытаний, серия

yg 1250, 1973 прототип).