Устройство для испытания образцов материалов на растяжение

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ, содержащее пассивный и активный захваты , датчик деформации, связанный с пассивным захватом, датчик нагрузки , связанный с активным захватом, рычажно-рейтерный механизм нагружения с приводом, схему измерения де формации с выходным блоком вычитания, регистратор и последовательно уста ./ I S5 новленныё экспоненциальный преобразователь , второй блок вычитания, вход которого связан с датчиком нагрузки, и усилитель мощности, выходкоторого связан с приводом, отличающееся тем, что, с целью поввшения точности путем поддержания постоянного напряжения, оно снабженосхемой регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, схемой слежения dai образованием шейки , входы которой связаны с выходом, схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца,, выходом выходного блока вычитания схемы измерения деформации и выходом экспоненциального преобразователя, (Л схемой измерения минимального сечения образца и схемой управления. с о 00 со 4 с 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ I 089468 A Я1 Ь 01И 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3538580/25-28 (22) 10.0f.83

1,46) 30.04.84. Бюл. NI 16 (72) А.А.Шубин и Н.В.Шиянов (53) 620.172.24.4(088.8) новленные зкспоненциальный преобр ватель, второй блок вычитания, вх которого связан с датчиком нагруз и усилитель мощности, выход котор связан с приводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь ния точности путем поддержания по янного напряжения, оно снабжено с мой регистрации изменения .площади перечного сечения по длине образц схемой слежения Sa образованием ш ки, входы которой связаны с выход схемы регистрации изменения площа поперечного сечения по длине обра выходом выходного блока вычитания схемы измерения деформации и выхо экспоненциального преобразователя, . схемой измерения минимального сече° ния образца и схемой управления.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 877395,. кл. G 01 N 3/08, 1981 . (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНЩ

ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ, содержащее пассивный и активный захваты, датчик деформации, связанный с пассивным захватом, датчик нагрузки, связанный с активным захватом, рычажно-рейтерный механизм нагруже- . ния с приводом, схему измерения деформации с выходным блоком вычитания, регистратор и последовательно уста F азоод кн, ого. ппе" стохепоа, ейом ди зца,. дом Я

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что схема регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца выполнена в виде последовательно установленных блока датчиков, блока задающих генераторов, блока ключей, сумматора и выходного частотного детектора, а входы блока ключей связаны с выходами схемы управления.

3. Устройство по пп. 1,и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что схема слежения за образованием шейки выполнена в виде четырех ключей, первый и второй из которых установлены параллельно, связанных с ними двух запоминающих элементов, последовательно установленных сумматора, блока вычитания, триггера и элемента НЕ, входы первого и второго ключей и блока вычитания связаны с выходами частотного детектора и блока ключей схемы регистрации изменения площади попереч.ного сечения по длине образца, вход сумматора связан с выходами запоминающих элементов, вход третьего ключа связан через триггер с блоком вычитания, а выход - с экспоненциальным преобразователем, вход четвертого ключа связан с выходом элемента НЕ и выходным блоком вычитания схемы измерения деформации.

4. Устройство по пп. 1,2 н 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что схема измерения минимального сечения. образца выполнена в виде последовательно установленных пикового детектора, 1089468 блока вычитания, блока логарифмирования и сумматора н двух источников опорного напряжения, один из которых связан с блоком вычитания, а другойс сумматором, вход пикового детектора связан с выходом частотного детектора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, а выход сумматора — с входом третьего ключа схемы слежения за образованием шейки.

5. Устройство по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что схема управления выполнена в виде последовательно установленных генератора пускового импульса, триггера, генератора тактовых импульсов и дешифратора, выходы которого связаны с входами блока ключей и сумматора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца.

6. Устройство по пп. 1 и 5, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено одновибратором и дифференцирующнм блоком, вход которого связан с выходом второго блока вычитания, а выход через одновибратор связан с триггером .схемы управления.

7. Устройство по пп. 1, 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено последовательно установленными одновибратором и сумматором, вход одновибратора связан с выходом триггера схемы слежения эа образованием шейки, вход сумматора связан с выходом датчика деформации, а выход — с регистратором.!

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов материалов с образованием шейки при постоянном напряжении на растяжение. 5

Известно устройство для испытания образцов материалов на растяжение, содержащее основание, пассивный и активный захваты, датчик деформации, связанный с пассивным захватом, дат" чик нагрузки, связанный с активным захватом, рычажно-рейтерный механизм нагружения с приводом, схему измере2 ния.деформации с выходным блоком вычитания, регистратор и последовательно установленные экспоненциальный преобразователь, второй блок вычитания, вход которого связан с датчиком нагрузки, и усилитель мощности, выход которого связан с приводом, причем регистратор связан с датчиками усилия и деформации (1 ).

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения испытания образцов материалов, в которых образуется шейка с заданной

1089468 триггер с блоком вычитания, а выход » с экспоненциальным преобразователем, вход четвертого ключа связан с выходом элемента НЕ и выходным блоком вычитания схемы измерения деформации.

Схема измерения минимального сечения образца выполнена в виде последа" вательно установленных пикового детектора, блока вычитания, блока логарифмирования и сумматора и двух источников опорного напряжения,, один из которых связан с блоком вычитания, а другой — с сумматором, вход пикового детектора связан с выходам частотного детектора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, а выход сумматора - с входом третьего ключа схемы слежения эа образованием шейки.

Схема управления выполнена в виде последовательно установленных генератора пускового импульса, триггера, генератора тактовых импульсов и дешифратора, выходы которого связаны с входами блока ключей и сумматора схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца.

Кроме того, устройство снабжено однавибратарам и дифференцирующим блоком, вход каторога связан с выходам второго блока вычитании, а выхад через одиовибратор связан с триггером схемы управления.

Устройство снабжено последовательно установленными одновибратарам и . сумматором, вход одновибратора связан с выходом триггера, схемы слежении sa образованием шейки, вход сумматора связан с выходам датчика деформации, а выход — с регистратором.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 " блок-схема его, измерительной части.

Устройство для испытания образцов материалов на растяжение содержит пассивный 1 и активный 2 захваты, датчик .3 деформации, связанный с пассивным захватом 1, датчик 4 нагрузки, связанный с активным захватом 2„ рычажно-рейтерный механизм 5 нагружения с приводом 6, схему 7 измерения деформации с выходным блоком 8 вычитания, регистратор 9 и последовательно установленные экспаненциальный преобразователь 10, второй блок 11 вычитания, вход которого связан с датчиком 5 нагрузки, и усилитель 12 мощности, выход которого связан с степенью точности, -так как оно не обеспечивает слежения эа изменением поперечного сечения образцов и поддержания постоянства напряжений., Цель изобретения - повышение точ- 5

I ности путем поддержания постоянного напряжения..

Для достижения указанной цели устройства для испытания образцов материалов на растяжение, содержащее пассивный и активный захваты, датчик деформации, связанный с пассивным захватом, датчик нагрузки, связанный с активным захватом, рычажно-рейтерный механизм нагружения с приводом, схему измерения деформации с выходным блоком вычитания, регистратрр и

I последовательно установленные экспоненциальный преобразователь, второй блок вычитания, вход которого связан с датчиком нагрузки, и усилитель мощ-: ности, выход которого связан с приводом, снабжено схемой регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, схемой слежения за образованием шейки, входы которой связаны с выходом схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, выходом выходного блока вычитания схемы измерения де- 30 формаций и выходом экспоненциального преобразователя, схемой измерения минимального сечения образца и схемой управления.

При этом схема регистрации измене-: 5 ния площади поперечного сечения по длине. образца выполнена в виде последовательно установленных блока датчиков, блока задающих генераторов, блока ключей, сумматора и выходного час" 40 тотнага детектора, а входы блока ключей связаны с выходами схемы управле- ния.

Схема слежения за образованием шейки выполнена в виде четырех клю- 45 чей, первый и второй иэ.которых установлены параллельно, связанных с ними двух запоминающих элементов, последовательно установленных суммато- . ра, блока вычитания, триггера и элемента НЕ, входы первого и второго ключей и .блока вычитания связаны с выходами частотного детектора и блока ключей схемы регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, вход сумматора связан: с выходами запоминающих элементов, вход третьего ключа связан через

1089468 приводом 6, схему 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, схему 14 слежения эа образованием шейки, входы которой связаны с выходом схемы 13 регистраций изменения площади поперечного сечения по длине образца, выходом выходного блока 8 вычитания схемы 7 измерения деформаций и выхо1О дом экспоненциального преобразователя 10, схему 15 измерения минимального сечения образца и схему 16 управления.

Схема 7 измерения деформации содержит источники 17, 18 и 19 опорно15 го напряжения, блоки,20 и 21 логарифмирования, блок 22 вычитания, входы которого связаны с выходами бйоков 20 и 21 логарифмирования, причем к входу блока 21 подключен выход источника 17 опорного напряжения, а к входу блока 20 — выход датчика 3 деформации, последовательно установленные экспоненциальный .преобразователь 23, сумматор 24, к второму вхо25 ду которого подсоединен источник 18 опорного напряжения, блок 25 логарифмирования и выходной блок 8 вычитания, связанный с источником 19 опорного напряжения.

Схема 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца выполнена в виде последовательно установленных блока 26 датчиков, блока 27 задающих генерато- З5 ров, блока 28 ключей, сумматора 29 и выходного частотного детектора 30, а входы блока 28 ключей связаны с выходами схемы 16 управления.

Схема 14 слежения эа образованием 40 шейки выполнена в виде четырех ключей 3 1-34, причем ключи 31 и 32 установлены параллельно, связанных с ними двух запоминающих элементов 35 и 36, последовательно установленных сумма- 45 тора 37, блока 38 вычитания, тригге ра 39 и элемента HE 40, входи ключей 31 и 32 и блока 38 вычитания связаны с выходами частотного детектора 30 и блока 28 ключей схемы 13. ре- >О гистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, вход сумматора 37 связан с выходами sanoминающих элементов 35 и 36, вход ключа 33 связан через триггер 39 с бло-,5З ком 38 вычитания, выход — с экспоненI циальным преобразователем 10, вход блока ключа 34 связан с выходом элемента НЕ 40 и выходным блоком 8 вычитания схемы измерения деформации, а входы ключей 31 н 32 - с выходом частотного детектора схемы 13. .Схема 15 измерения минимального сечения образца выполнена в виде.последовательно установленных пикового детектора 41, блока 42 вычитания, блока 43 логарифмирования и сумматора 44 и двух источников 45 и 46 опорного напряжения, один из которых (45) связан с блоком 42 вычитания, а второй (46) - с сумматором 44, вход пикового детектора 41 связан с выходом частотного детектора 30 схемы 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца, а выход сумматора 44 — с входом ключа 33 схемы 14 слежения эа образованием шейки.

Схема 16 управления выполнена в виде последовательно установленных генератора 47 пускового импульса, триггера 48, генератора 49 тактовых импульсов и дешифратора 50, выходы которого связаны с входами блока 28 ключей и сумматора 29 схемы 13 регистрации изменения площади поперечного сечения по длине образца.

Кроме того, устройство содержит одновибратор 51 и дифференцирующий блок 52, вход которого связан с выходом второго блока 11 вычитания, а выход через,одновибратор 51 связан с триггером 49 схемы 16 управления.

Устройство снабжено последовательно установленными одновибратором 53 и сумматором 54, вход одновибратора 53 связан с выходом триггера 39 схемы 14 слежения за образованием шейки, вход сумматора 54 связан с выхо" дом датчика 3 деформации, а выходс регистратором 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед испытанием на вход блока 20 логарифмирования от внешнего источника (не показан) подается напряжение, соответствующее 1007-ной деформации образца. Регулировкой напряжения на источнике 17 опорного напряжения добиваются отсутствия напряжения на выходе блока 22 вычитания, а напряже-ние на источнике 18 опорного напряжения устанавливается равным напряжению на выходе экспоненциального преобразователя 23. На вход второго блока 11 вычитания подается напряжение от

1089468 внешнего источника питания (не пока зан), подключенного вместо датчика 4 нагрузки, равное напряжению, поступающему от датчика 4 нагрузки при уси лии, равном половине начального. Напряжение на источнике 19 опорного на-пряжения устанавливается таким, чтобы сигнал на выходе блока 11 был равен О, После. включения устройства в рабо-. ту образец 55 нагружается через рычаж fO но-рейтерный механизм 5. При этом сигналы с датчика 3 деформации и.источника 17 опорного напряжения поступают на,входы блоков 20 и 21 логарифмирования, выходы которых подключены к входам блока 22 вычитания, подключенного к экспоненциальноиу преобразователю 23, сигнал на выходе которо- го пропорционален отношению удлиненного образца 55 к рабочей его длине.

Этот сигнал через экспоненциальный преобразователь 23 подается на сумматор 24,. где сравнивается с напряжением сигнала от источника 18 опорного . напряжения, и поступает на выходной

25 бцок 8 вычитания, где сравнивается с сигналом от источника 19 опорного напряжения, пропорциональным начальной нагрузке на образец 55. Сигнал с выходного блока 8 вычитания подает- о ся через ключи 33 и 34 на вход экспоненциального преобразователя 10, на выходе которого деформируется функция разгрузки образца 55 по мере уменьшения его сечения. Напряжение на выходе35 экспоненциального преобразователя 10 сравнивается с сигналами датчика 4 нагрузки, их разность усиливается усилителем 12 и подается на привод 6, который перемещает груз механизма 5 40 до тех пор, пока разностный сигнал не станет равным нулю. Нагрузка снижается при этом таким образом, что механическое напряжение на образце 55 остается равным начальному. 45

При нагружении образца 55 с помощью рычажно-рейтерного механизма 5 образец 55 начинает деформироваться, что приводит к уменьшению его сечения. Если шейка не образуется, то зо изменение параметров датчиков блока 26 одинаковы, что приводит к оди" наковому изменению частоты генераторов блока 27. Генераторы блока 27 с помощью ключей 28 поочередно подклю- 55 чаются к сумматору 29, сигнал с которого поступает на частотный детектор 30. На выходе частотного детектора 30 за один цикл работы тактового генератора 49 и -дешифратора 50 вьщеляется ступенчатая кривая с амплитудами ступенек, пропорциональным нзменению частоты. Постоянные напряжения, пропорциональные изменениям крайних емкостей по длине образца, подаются на ключи 31 и 32 соответственно, с которых они поступают на запоминающие элементы 35 и 36, а с них — на сумматор 37. На входы блока 38 вычитания поступают сигналы от сумматора 37 с частотою детектора 30. Если разность двух этих сигналов меньше, йуля, то триггер 39 находится в таком состоянии, что ключ 33 закрыт, а ключ 34 открыт. Элемент НЕ 40 фиксирует состояние триггера 39 относительно ключа 34. В этом случае постоянное напряжение отслеживает схема 7 измерения деформации.

В том случае, если сигнал на входе блока 38 вычитания больше нуля, то выходной сигнал блока перебрасывают триггер 39, который открывает ключ 33 и закрывает ключ 34. Сигнал с частотного детектора 30 поступает на вход пикового детектора 41, на выходе, которого возникает постоянное напряжение, пропорциональное максимальному изменению площади сечения образца. Оно подается на вход блока 42 вычитания, где вычитается из постоянного напряжения, пропорционального начальной площади от источ" ника 45 опорного напряжения. После этого разность этих двух напряжений, пропорциональная площади сечения шейки, логарифмируется в блоке 43 логарифмирования и суммируется сумматором 44 с опорным напряжением от источника 46, пропорциональным логарифму начального напряжения. Через открытый .ключ 33 напряжение подается на экспоненциальный преобразователь 10, с выхода которого оно поступает на блок 11 вычитания, где сравнивается с сигналом от датчика 4 нагрузки, усиливается усилителем 12 мощности и поступает на привод 6.

В том случае, если шейка пробегает вдоль образца и исчезает, устройство переключается в первоначальное состояние.

Запуск схемы управления устройства осуществляется генератором 47 пускового импульса, который через триггер 48 запускает генератор 49 ис. Р

ВНИИПИ Заказ 2924/40 Тираж 823 Подписное

Филиал ШШ 13атешт", г.ужгород, ул.Проектная, 4

9 10 тактовых. импульсов, управляющий работой дешифратора 50 и поочередно подключающий датчики блока 26 и соответствующие им генераторы блока 27 к сумматору 29.

В момент переключения триггера 39 запускается одновибратор 53, сигнал с которого в сумматоре 54 суммируется с выходным сигналом датчика 3 усилия, и на диаграмме де- формация-время регистратора 9 появляются отметки в моменты, когда образуется и исчезает шейка в образце.

Фиксация момента разрушения образца осуществляется следующим образом.

89468

В момент разрушения на выходе экспоненциального преобразователя 23 появляется постоянное напряжение, так как на входе, соответствующем датчику 4 нагрузки, оно резко падает до нуля. Сначала напряжение дифференцируется блоком 52 и запускает одновибратор 51, переключающий триггер 48. Сигнал с выхода одновибрато10 ра 51-можно использовать для выключения всего устройства.

Устройство позволяет проводить испытания с высокой степенью точности в результате поддержания постоянного

15 напряжения в образце как до образования шейки, так и при ее наличии.