Машина для испытания материалов на усталость при чистом изгибе

 

1.МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ ЧИСТОМ ИЗГИБЕ, содержащая возбудитель динамических перемещений, шарнирно связанный с ним рычаг, установленные с возможностью поворота в плоскости изгиба захваты для крепления образца , две тяги, один конец каждой из которых шарнирно связан с захватом , а другой - с рычагом, и механизм статического нагружения, о тличающийся тем, что, с целью расширения диапазона создаваемых нагрузок и перемещений, ,1млчаг выполнен угловым и закреплен на эксцентриковой оси, а механизм статического нагружения выполнен в виде привода поворота эксцентриковой оси. 2. Машина по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что на угловом рычаге на различном расстоянии от оси его качания установлены оси для присоединения к ним шатуна возбудителя динамических перемещений.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(51) G 01 N 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г (21) 3379159/25-28 (22) 12 ° 01.82 (46) 15.07. 83,. Бюл. 9 26 (72) M.Я.Филатов, В.В.Воробей, В.Н.Белокуров,В.Л.Кравченок и В.Д.Рудой (53) 620.178.324(088.8) (56) 1. Серенсен С.В. Машины для испытаний на усталость. М., Машгиз, 1957, с,284,с,200.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 363893, кл, G 01 N 3/34, 1970 (прототип). (54)(57) 1.МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ HA УСТАЛОСТЬ ПРИ ЧИСТОМ

ИЗГИБЕ, содержащая возбудитель динамических перемещений, шарнирно свя занный с ним рычаг, установленные

„„SU„„A с возможностью поворота в плоскости изгиба захваты для крепления образца, две тяги, один конец каждой из которых шарнирно связан с захватом, а другой — с рычагом, и механизм статического нагружения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона создаваемых нагрузок и перемещений,,рычаг выполнен угловым и закреплен на зксцентриковой оси, а механизм статического нагружения выполнен в виде привода поворота эксцентриковой оси.

2. Машина по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что на угловом рычаге на различном расстоянии бт оси

его качания установлены оси для присоединения к ним шатуна возбУдителя динамических перемещений.

1029041

Изобретение относится к исследо ванию прочностных свойств материалов, а именно к машинам для испытаний на усталость при чистом изгибе полимерных материалов.

Известна машина для испытания материалов на усталость при чистом иэ,гибе, содержащая возбудитель динамических перемещений, установленные на эксцентриковых осях захваты для крепления образца, две тяги, один конец каждой из которых жестко соединен с осью, а другой шарнирно связан с возбудителем динамических перемещений(1 J.

Недостатком этой машины является 15 невозможность проведения испытаний при асимметричном цикле нагружения.

Наиболее близкой к изобретению по технической. сущности является машина для испытаний материалов на ус- 70 талость при чистом изгибе, содержащая возбудитель динамических перемещений, шарнирно связанный с ним ры чаг, установленные с возможностью поворота в плоскости изгиба захваты для крепления образца, две тяги, один конец каждой из которых шарнирно связан с захватом, а другой— с рычагом, и механизм статического нагружения. Механизм статического нагружения выполнен в виде винтового

Зо устройства линейного перемещения оси поворота рычага t.2 J

Недостатком этой машины является то, что возможности исследо- . вания полимерных материалов в широком диапазоне прочностных характеристик ограничены. Характеристики прочности полимерных материалов отличаются в 20-50 раэ, а деформативность — в 50-150 раз. В таком же ди- (О апазоне должны меняться усилия и перемещения, создаваемые машиной, если испытания проводятся на одйнаковых по размерам образцах. Ограничение диапазона создаваемых нагРузок и пе- 45 ремешения обусловлены кинематикой машины. Рычаг воспринимает перемещение от возбудителя и передает его захватам образца через тяги, при этом соотношение между плечами приложения выбираются в зависимости от требуемых усилий и деформаций, Если плечи равны, то статическая составляющая не может быть образована.

Таким образом, при такой кинематической схеме величины статической и динамической нагрузки взаимосвязаны.

Цель изобретения — повышение диапазона создаваемых нагрузок и пере- 60 мещений.

Поставленная цель достигается тем, что в машине для испытаний материалов на усталость при чистом изги,бе, содержащей возбудитель динамиI ческих возбуждений, шарнирно связанный с ним рычаг, установленные с воэ. можностью поворота в плоскости изгиба захваты для крепления образца, две тяги, один конец каждой из котоРых шарнирно связан с захватом, а другой — с рычагом, и механизм статического нагружения, рычаг выполнен угловым и закреплен на эксцентриковой ocR а механизм статического нагружения выполнен в виде привода поворота эксдентриковой оси.

Кроме того, на угловом рычаге на различном расстоянии от оси его качания могут быть установлены оси для присоединения к ним шатуна возбудителя динамических перемещений.

На фиг. 1 изображена схема предла. гаемой машины; на фиг. 2 — кинематическая схема передачи усилий и перемещений посредством рычага в известной машине; на фиг. 3 — график зависимостей перемещений и усилий от Соотношения плеч рычага в известной машине;на фиг. 4 — схема передачи усилий и перемещений в предлагаемой машине.

Машина для испытания материалов на усталость при чистом изгибе содержит электродвигатель 1, кинематически связанный с возбудителем 2 динамических перемещений, шарнирно связанный с ним и закрепленный на эксцентриковой оси 3 угловой рычаг

4, установленные с воэможностью поворота в плоскости изгиба захваты 5 и 6 для крепления образца 7 с упругими силоизмерителями 8, две тяги 9 и 10, один конец каждой иэ которых шарнирно связан с захватом 5 или 6, а другой — с рычагом 4, и механизм статического нагружения, выполненный в виде привода 11 поворота эксцентриковой оси 3. Для снижения осевых нагрузок в образце 7 при его деформировании служат рессоры 12. На плече углового рычага 4 установлены оси 13 присоединения к ним шатуна 14 возбудителя 2 динамических перемещений.

Машина работает следующим образом.

Возбудитель 3 динамических перемещений сообщает колебательное движение угловому рычагу 4 посредством шатуна 14. При этом тяги 9 и 10, установленные на другом плече рычага 4, деформируют образец 7 и упругие силоизмерители 8. Статическая нагрузка создается путем поворота эксцентриковой оси 3 с помощью привода. 11.

При необходимости изменения соотношения между предельными деформациями (например, при переходе к испытаниям материалов с другими ме1029041 ханическими характеристиками) изменяют соотношение плеч рычага 4.

На кинематнческой схеме известной машины (фиг. 2) обозначено: А< и Р— амплитуды перемещений и усилий, которые рычаг 1 сообшает механизму нагружения образца, Л1- статическое перемещение оси качания

1; 4 — статическое перемещение рычага 1, которое передается .:еханизму нагружения образца; К и Г.-„ — плечи приложения усилий. на фиг. 3 приведены графики зависимости А< (сплошные кривые 1-б) и3 ((фиг. 3, пунктирные кривые 1 -5)

Ю от соотношения Й /Х,(. Значения пе-. ремещений даны по отношению к максимальным величинам А„ „и ь„, .„,допускаемым конструкцией машййы.Коэффициент асимметрии цикла составляет

r=0,8 (кривые 1 и 1 );r=0,4 (кривые 2 и 2 )уг=О (кривые З.и 3 ); г=-0,4(фиг.3,кривые 4 и 4);r=-0,8 (фиг.3,кривые 5 и 5 ) и r= -1(фиг.3, кривые 6).Максимальные напряжения выбраны одинаковыми для всех

-r такими, чтобы g<+A не превышала

70Ъ от допустимого значения (Ь +

+A2 ) vOx На, фиг. 3 приведена кривая

7 завйсимости максимального усилия

P „;с, которое может быть передано на механизм нагружения образца от величины t /f< . Значение Р,ж, дано по oi" ношению к максимальному усилию Р развиваемому возбудителем. Из кривой

7 следует, что при испытаниях высоко прочных материалов следует выбирать отношение tg/t< до 1-1,5„ а при испытании ниэкопрочных — увеличить это отношение до необходимого значения.

Однако в связи с ограничениями

А4 А,(,(и 1Ь„ Ь;Юрмеются диапазоны

4 „а эначейий t /Â,, в которых не может быть обеспечейо воспроизведение заданных режимов работы; на фиг ° 3 эти диапазоны обозначены через 1. и П.

Указанные ограничения зависят. от конструхтивных особенностей машины, свойств испытуемых материалов и от геометрии образцов.

Имеются также ограничения силово го характера, заключающиеся в том, что при больших значениях отношения

Q/E возрастает усилие Р на одном иэ наиболее ответственных узлов— возбудителе динамических перемеще.ний. Кроме того, при больших значейиях t

На фиг. 4 изображена кинематическая схема передачи усилия от возбудителя к образцу в предлагаемой машине. Эта конструкция позволяет, создавать статическую деформацию Л которая почти полностью передается захватом образца прн любых отношениях 2 /t, т.е. Ь =Ь„. Поэтому диа паэон значений Q/Ю„, который имеет ограничения в прототипе в связи с трудностями создания статической составляющей нагрузки при 2 /Д

=0,,5-1,5 расширяется, что расширяет также и возможности машины. Этому способствует и возможность приложения усилия Р в различных точках

О„и О ... рычага 1 (фиг.4) для сог ласования характеристик возбудителя с характеристиками испытуемого ма35 териала.

Таким образом, предлагаемая машина позволяет расширить диапазон испытуемых материалов, различающихся по механическим свойствам, а также

4() проводить циклические испытания с любой асимметрией цикла на образцах одинаковых размеров как из материалов с высокой деформативностью и низкой поочностью (полиэфирные, 45 эпоксидные H др ° смОлы) так и арми рованных материалов с высокой прочностью и малой деформативностью (стекло-, угле-, боропластики и др)1029041

41, girl

А, ð т, о а

Ф

1,2

Р,, макс

+ау-;. °

06

М tz/4

Рит, У

Заказ 4948/40 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель И.Ковтун

Редактор А,Химчук Техред T.Маточка Корректор С. !.1екмар