Устройство для определения рассеяния энергии в материале при циклическом нагружении

 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов. Целью изобретения является определение коэффициента поглощения энергии в материале при циклическом нагружении. Схема устройства реализует определение этого коэффициента по отношению энергии, рассеянной за цикл нагружения, к, энергии упругой деформации образца 3 за полуцикл. Эти энергии эпределяются с помощью двухканального аналогового вычислительного блока 7, каждый канал которого содержит последовательно соединенные умножитель 8 (9) и интегратор 11 (12). Один вход каждого умножителя подключен к измерителю 4 скорости деформации . Второй вход умножителя канала подключен к измерителю5 усилия через управляемый ключ 10, а умножителя другого канала - непосредственно. Вычисление коэффициента поглощения производится цифровым вычислительным блоком 15, к которому через А1Щ 13, 14 подключены интеграторы 11,12. Устройство содержит блок 17 управления , вырабатывающий импульсы, управляющие ключом 10, интеграторами 11, 12 и АЦП 13, 14. 3 ил. § 1(Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1283601 (51) 4 С О1 И 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889850/25-28 (22) 26.04.85 (46) 15.01.87. Бюл. ¹ 2 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С.И, Оржекаускас, A.Â. Гудялис, К.М, Рагульскис и Г.Э. Римша (53) 620.178.311.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 308338, кл. С 01 N 11/16, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 1187004, кл. С 01 N 3/32, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ

ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ (57) Изобретение относится к механическим испытаниям материалов. Целью изобретения является определение коэффициента поглощения энергии в материале при циклическом нагружении.

Схема устройства реализует определение этого коэффициента по отношению энергии, рассеянной за цикл нагружения, к энергии упругой деформации образца 3 за полуцикл. Эти энергии эпределяются с помощью двухканального аналогового вычислительного блока 7, каждый канал которого содержит последовательно соединенные умножитель 8 (9) и интегратор 11 (12).

Один вход каждого умножителя подключен к измерителю 4 скорости деформации. Второй вход умножителя канала подключен к измерителю5 усилия через управляемый ключ 10, а умножителя другого канала — непосредственно.

Вычисление коэффициента поглощения производится цифровым вычислительным блоком 15, к которому через АЦП

13, 14 подключены интеграторы 11,12, Устройство содержит блок 17 управления, вырабатывающий импульсы, управляющие ключом 10, интеграторами 11, 12 и AIJJI 13, 14. 3 ил.

128

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а именно к устройствам для определения рассеяния энергии в материалах при циклическом нагружении.

Целью изобретения является определение коэффициента поглощения энергии.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работьц на фиг. 3 петля гистерезиса в координатах усилие — деформация.

Устройство содержит подвижный 1 и неподвижный 2 захваты, в которых закреплен образец 3 испытуемого материала, измеритель 4 скорости деформации и измеритель 5 усилия, через который захват 1 связан с механизмом

6 для циклического нагружения образца 3. К выходам измерителей 4 и 5 скорости деформации и усилия подключен двухканальный аналоговый вычислительный блок 7, каждый канал которого включает последовательно соединенные умножитель 8(9), один вход которого подключен к выходу измерителя 5 усилия (причем умножитель одного канала подключен через управляемый ключ 10), а другой вход подключен к выходу измерителя 4 скорости деформации, и интегратор 11(12), имеющий управляющий вход. Устройство содержит два аналого-цифровых преобразователя 13,14 (АЦП), цифровой вычислительный блок 15 и индикатор 16.

Выходы интеграторов 11, 12 соответственно подключены к входам АЦП 13, 14, а выходы последних — к входам цифрового вычислительного блока 15.

Индикатор 16, cBQHM BxogoM IIopKJIIO ченный к выходу блока 15, служит для визуализации результатов вычислений.

Для управления работой устройства оно снабжено блоком 17 управления, включающим последовательно соединенные формирователь 18 прямоугольных импульсов, подключенный к выходу измерителя 5 усилия, формирователь 19 импульсов по переднему фронту, выход которого подключен к управляющим входам АЦП 13, 14, и формирователь 20 импульсов по заднему фронту, выходом подключенный к управляющим входам интеграторов 11,12. Блок 17 управления также содержит второй формирователь 21 прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу из3601

2 мерителя 4 скорости деформации, и логический элемент И 22, своими входами подключенный к выходам формирователя 18 и 21 прямоугольных импуль5 сов, а выходом — к управляющему входу ключа 10.

Устройство работает следующим образом.

При действии нагрузки, создаваемой механизмом 6, образец 3 циклически деформируется и его подвижный конец совершает периодические колебания. Скорость деформирования, а также прилагаемое усилие регистрируются измерителями 4 и 5 и на их выходах образуются соответствующие электрические сигналы.

Коэффициент поглощения энергии определяется как отношение энергии, рассеянной эа цикл нагружения, к потенциальной энергии упругой деформации за полуцикл. Определение величин этих энергий осуществляется

25 при помощи умножителей 8 и 9 и интеграторов 11 и 12. Поступившие на входы умножителей 8 и 9 сигналы пропорциональные усилию Р(г.) и скорости деформации dpi/dt, перемножаются и результирующие сигналы поступают на соответствующие входы интеграторов 11 и 12. В результате интегрирования по времени, т.е. ь1

dS(t)

Э = Р(г.) — -- ° с1Т (i=1, 2) (1) о на выходе интегратора 12 образуется сигнал, пропорциональный рассеянной энергии DI эа цикл, а на выходе интегратора 11 образуется сигнал, прощ порциональный рассеянной энергии D< за определенный промежуток цикла.

Этот промежуток определяется по взаимному изменению сигналов, пропорциональных усилию P(t) и деформации у5 8(t) (фиг.2). В этот момент, когда начинается уменьшение максимальной величины 3(t) (фиг.2), оба сигнала

U> и U<„ формируемые соответственно формирователями 18 и 21 импульсов, 5g принимают единичный уровень и поступают на входы логического элемента И 22, в котором вырабатывается управляющий сигнал U< открывающий ключ 10, и сигнал, пропорциональный

55 P(t), подается через умножитель 8 на входы интегратора 11. Интегрирование осуществляется до тех пор, пока переменная составляющая усилия

P(t) не становится равна нулю. В этот

1283601

В тот момент, когда заканчивается преобразование сигналов в цифровую форму, AIJII 13 и 14 выдают управляющий импульс для пуска вычислительного блока 15, в котором происходит вычисление потенциальной энергии упругой деформации за полуцикл и вычисление коэффициента поглощения энергии. Потенциальная энергия определяется как площадь треугольника OBF, которая равна сумме площадей фигур ОВС и CBF, т.е.

8< в = ась + Sosc .

Вовс 0, 25 ВАьсп циент (1 вычисляется по выражению

45 (2) 8 явс э

Вычисление этого выражения по поступившим сигналам с выходов АЦП 13 и

14 осуществляется в вычислительном блоке l5.

Полученный результат визуализируется цифровым индикатором 16.

При постоянно закрытом ключе 10 на индикаторе визуализируется значение рассеянной энергии за один цикл.

Таким образом, изобретение позволяет определять коэффициент поглоще55 момент управляющий сигнал на выходе элемента И 22 становится равным нулю и ключ 10 закрывается. Таким образом, на выходе интегратора 11 образуется сигнал, пропорциональный площади CBF (фиг,3).

Подсчет числа циклов ведется по изменению переменной составляюшей усилия P(t). В конце каждого цикла формирователем 19 импульсов выраба- 10 тывается короткий импульс (фиг.2)

U<,для пуска АЦП 13 и 14. Они преобразуют полученные аналоговые сигналы на выходах интеграторов 11 и

12 в цифровую форму. Так как длитель- 15 ность импульса U синхронизирована с длительностью такта преобразования, то по заднему фронту импульса на выходе формирователя 19 импульсов по переднему фронту вырабатывается .20 другой короткий импульс U формирователем 20 импульсов по заднему фронту.

Этот импульс поступает на управляющие входы интеграторов 11 и 12 и переводит их в исходное состояние, а с

I окончанием импульса начинается следующий цикл. ния энергии с высокой точностью, «е зависящей от скорости деформирования и формы петли гистерезиса, так как интегрирование по контуру этой петли осуществляется в аналоговой форме, а операции по вычислению коэффициента поглощения выполняются параллельно в цифровоч форме, что с одной стороны повышает точность вычисленьп, а с другой — не предъявляет высоких требований к быстродействию вычислительного блока. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для определения рассеяния энергии в материале при циклическом нагружении, содержащее механизм для циклического нагружения образца испытуемого материала, измерители скорости деформации и усилия, двухканальный аналоговый вычислительный блок, каждый канал которого последовательно соединенные умножитель, входы которого соединены с выходами измерителей скорости деформации и усилия, и интегратор, блок управления, включающий формирователь прямоугольных импульсов, подключенный к выходу измерителя усилия, элемент

И, один из входов которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, и подключенный к выходу элемента И управляющим входом управляемый ключ, через который один канал аналогового вычислительного блока соединен с выходом измерителя усилия, и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью определения коэффициента поглощения, оно снабжено двумя АЦП и цифровым вычислительным блоком, к входам которого через АЦП подключены выходы интегрального аналогового вычислительного блока, каждый из которых имеет управляющий вход, а к выходу — индикатор, а блок управления содержит второй формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу измерителя скорости деформации, а выход — к второму входу элемента И, и последовательно соединенные формирователь импульсов го переднему фронту, подключенный входом к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, а выходом— к управляющим входам АЦП, и формирователь импульсов по заднему, фронту, выход которого подключен к управляющим входам интеграторов.

1283601

Составитель В. Пастушин

Техред Д.Сердокова Корректор А. Тяско

Редактор M. Келемеш

Заказ 7429/39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4