Установка для испытания материаловна усталость

Установка для испытания материаловна усталость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмн

Соцналистическнн

Республик

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

?96724 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 18.09.78 (21) 2692925/25-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15.01.81 (51)М. Кл.

С Ol И 3/38

В 06 В 1/04

Пкударственньй кнмнтет

СССР но ленам нзебретеннй н нткрытнй (53) УДК 620.178. .311. 5 (088.8) (72) Авторы изобретения

С.Л. Рево и В.С. Копань

Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т. Г. Шевченко (7I) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

НА УСТАЛОСТЬ

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к установкам дпя испытания образцов материалов и деталей на усталость, Известна установка для испытания материалов на усталость, состоящая из бап5 ки, защемленной одним концом в неподвижном захвате, второй конец которой с укрепленным на нем образцом расположен между полюсами электромагнита, подклю10 ченного к источнику переменного тока (11.

Недостаток установки - невозможность плавного регулирования длины балки во время испытаний, что уменьшает точность, настройки колебательной системы на ре15 эонанс и ведет к снижению точности испытания.

Наиболее близкой к изобретенитб--тто техническому существу -является устан юка для испытания материалов на усталость, содержащая зажим дпя крепления образца систему возбуждения колебаний образ.-; ца, включающую магнит и источник переменного тока и аппаратуру для измерения

2 вибрации и внутреннего трения. B извесь ной установке один конец образца закрепляется в зажиме, а другой располагается между полюсами электромагнита. Подстройка резонансного режима может быть осуществлена, например, с помощью передвижного зажима. При испытании образцов зарождение и накопление устапостньтх повреждений контролируются в процессе ис» питания путем контроля изменения резо нансной частоты образца и внутреннего pew Г23

Однако, недостаточно высокая точность настройки резонансного режима не позволяет с высокой точностью зафиксировать момент эарожд ния трещины. Другим факторам, снижающим .точность испытаний, является влияние магнитного поля на величину внутреннего трения в материале образца.

LIens изобретения — повышение точности испытаний. та цепь достигается благодаря тому, что система возбуждения колебаний

7967 образца снабжена лентой из электропроводящего материала, которая подключена к источнику переменного тока и расположена между полюсами магнита перпендикулярно магнитным силовым линиям, и S механизмом натяжения ленты, а зажим закреплен на ленте.

На чертеже изображена схема предлагаемой установки.

Установка содержит зажим 1 для креп- 1Î пения образца 2, закрепленный на ленте .3 из электропроводящего материала, ко » торая расположена между полюсами магнита 4 перпендикулярно магнитным .; силовым линиям и подключена к источнику 1S

5 череменного тока регулируемой частоты. Лента 3 натянута на кронштейнах 6 и 7 с помощью механизма натяжения, включающего винт 8 и гайку 9. Она является резонирующим элементом системы возбуж- щ дения колебаний, в состав которой входят также механизм натяжения, магнит 4 и источник 5 переменного тока. Установка содержит также аппаратуру для измерения вибрации и внутреннего трения в состав кото .ц рой входят осветитель 10, микроскоп 11, установленные на подвижной каретке 12, перемещаемой винтом 13, два фотоэлектрических преобразователя 14 (на чертеже виден только один из них), расположенные 30 в плоскости А-А изображения микроскопа

11, и подключенные к преобразователям

14 частотомерь 1-5

Установка работает следующим образом. js

Образец 2 закрепляется в зажиме 1 так, чтобы его продольная ось совпала с оптической осью осветителя 10 и микроскопа 11. При прохождении переменного тока резонансной частоты через ленту 3 40 последняя начинает колебаться между пол;осами магнита 4 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа,.возбуждая колебания образца 2. Свободный конец образца 2 перекрывает световой поток, идущий от осветителя 10 к микроскопу

11. Изображение нижнего конца образца находится в плоскости А-А,. поэтому изменяется световой поток, попадающий в фотоэлектрические преобразователи 14 и у в них возникают импульсы тока, поступаю щие в частотомеры 15. Преобразователи

14 смещены отнссительно друг друга в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, на определенное, устанавливаемое за- раннее расстояние. Поэтому, при колебаниях конца образца 2 его изображение п рекрывает преобразователи 14 в разные моменты времени. Изменяя натяжение лен24 4 ты З,и частоту источника 5 переменного тока, а также смещая ось осветителя 10 микроскопа 11 с помсипью каретки 12 в направлении "от нас (относительно плоскости чертежа), добиваются, чтобы один из частотомеров 15, считал, а другой— нет при возможно больших амплитудах колебания образца 2. Так настраивают систему лента 3 — образец 2 на резонанс.

Затем устанавливают с помощью каретки

12 осветитель 10 и микроскоп ll в положение, соответствующее выбранной cor» ,ласно условий испытания амплитуде колебаний образца 2. Изменяя силу тока, идущего через ленту 3, добиваются, чтобы оба частотомера 15считывали импульсы, причем, при уменьшении амплитуды колебания образца 2 частотомер 15, подклю-. ченный к преобразователю 14, расположенному . соответственно большей амплитуде колебаний, прекращает считать. Пос ле определенного числа импульсов нагружения изгибом в образце 2 зарождается трещина, резонанс нарушается, амплитуда колебаний образца 2 уменьшается, указанный частотомер 15 перестает считать, о чем сигнализирует, например электрический звонок. Систему лента- образец настраивают на уменьшающуюся резонансную частоту и испытания продолжают до тех пор, пока не разрушится образец. По лучают кривые зависимости частоты образца от количества циклов нагружения, характеризующие, фактически скорость зарождения и распространения усталостной трещины. В процессе испытания помимо измерения частоты периодически измеряют внутреннее трение. для этого выключают источник 5, крепят зажим 1 образца 2 к станине (фундаменту), возбуждают свободные затухающие колебания образца 2 например ударом. Осветитель 10 и микроскоп 11. заранее устанавливают на ту амп -. литуду колебаний конца образца, в охрес ности которой хотят измерить внутреннее трение.,Устанавливая с помощью каретки

12 осветитель 10 и микроскоп 11 в различные положения, снимают амплитудные зависимости внутреннего трения. Если параметры преобразователей 14 отличаются один от дру ого так, что ошибка hh/и31% то при измерении внутреннего трения поль зуются одним преобразователем. При испытаниях Hs усталость целесообразнее применение нескольких преобразователей

14, установленных на различные амплитуды и подключенных каждый к своему частото. меру 15. Благодаря этому, за один прием по показаниям нескольких частотомеров

7967 определяется скорость распространения трещины.

Точность настройки ленты на резонанс: где У - частота колебания ленты, а

h (— ее длина.

Точность настройки балки на резонанс tO (путем изменения ее длины с помощью зажимов, в которых защемлены концы балки ):

fb 4т! где У и 1., — собственная частота и дли6 на балки.

Следовательно, точнос ь йастройки ленты на резонанс выше, чем точность наст-, о ройки балки. Таким образом, установка более точно испытывает материалы на усталость, за счет более точной настройки на резонанс.

Испытания показали, что предлагаемая 25 установка с высокой точностью регистрирует момент зарождения трещин по частоте колебания системы возбуждения. Повы. шение точности испытания регистрирует зарождение и продвижение трещины без 30 прекращения нагружения.

24 6 формула изобретения

Установка для испытания материалов на усталость, содержащая зажим для крепления образца, систему возбуждения колебаний образца, включающую магнит и источник переменного тока, и аппаратуру для измерения вибрации и внутреннеготрения, от лич ающ аяся тем, что, с целью повышения точности испытания, система возбуждения колебаний образца снабжена лентой из электропроводящего материала, которая подключена к источнику переменного тока и расположена между полюсами магнита перпендикулярно магнитным силовым линиям, и механизмом натяжения ленты, а зажим закреплен на ленте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трощенко B.Ã. Усталость и неупругость металлов, Киев, Наукова думка, 1971, с. 71-72. .2. Ли B.Х. и Яшкир Н.А. Исследование рассеяния энергии в компрессорных лопатках авиадвигателя в зависимости от их усталостной долговечности и наработки в процессе эксплуатации. Сб. Рассеяние энергии при колебаниях механических систем, Киев, Наукова думка, 1970, с. 323-327.

Составитель Н. Шехтер

Ре Л. Пчелинскаи Тех едН. Бабурка Ко екто Г. Решетник

Заказ 976L/60 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государс львиного комитета СССР по делам изобретений и открытий

О 4 5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4