Устройство для циклического нагружения образцов материалов

 

Изобретение предназначено для испытаний на прочность. Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний при ступенчатом изменении как уровня нагрузки, так и жесткости нагружающей системы. Устройство содержит секционированную катушку 3, два груза-якоря 5, 6 с фиксаторами 7, 8 для соединения с пружиной 4, захват 1 образца 2. Нагружение производят перемещением одного из грузов вдоль катушки, изменение жесткости производят переключением фиксаторов 7, 8 с деформированием пружины от второго груза. Используют при испытании твердых тел на прочность. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям образцов материалов и изделий на прочность.

Известно устройство для циклического нагружения образцов материалов (авторское свидетельство СССР, N 1415104, кл. G 01 M 7/00, 1987), содержащее захват образца и нагружатель, включающий источник постоянного тока, секционированную катушку с автономным подключением секций к источнику постоянного тока, пружину, размещенную соосно катушке, одним концом соединенную с захватом, груз в виде якоря, размещенный в полости катушки и связанный с пружиной.

Недостаток устройства состоит в том, что испытания проводятся при ступенчатом изменении только уровня нагрузки. Ступенчатое изменение жесткости нагружающей системы на устройстве неосуществимо.

Известно устройство для циклического нагружения образцов материалов (положительное решение по заявке N 4615654/25-28, кл. G 01 N 3/32, 1989). Устройство содержит захват образца и нагружатель, включающий источник постоянного тока, секционированную катушку с автономным подключением секций к источнику постоянного тока, пружину, размещенную соосно катушке, одним концом соединенную с захватом, груз в виде якоря, размещенный в полости катушки и связанный с пружиной.

Устройство имеет такой же недостаток, а именно, не позволяет ступенчато изменять как уровень нагрузки, так и жесткость нагружающей системы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний при ступенчатом изменении как уровня нагрузки, так и жесткости нагружающей системы.

Цель достигается тем, что устройство снабжено вторым грузом в виде якоря, размещенным в катушке, и фиксаторами для соединения грузов с пружиной.

Новые элементы устройства создают новый эффект при переключении фиксаторов в работу по деформированию пружины вступает другой якорь-груз, отчего изменяется ступенчато длина деформируемой части пружины. Это значит, что ступенчато изменяется жесткость нагружающей системы, при этом вопрос об изменении уровня нагрузки решается в соответствии с задачей путем регулирования диапазона перемещения вновь задействованного груза, т.е. одновременно с изменением жесткости изменяется или не изменяется уровень нагрузки. На прототипе это неосуществимо.

Известно техническое решение (авторское свидетельство СССР, N 1504559, кл. G 01 N 3/32, 1988), в котором применяют дополнительный груз и фиксаторы, причем грузы связаны с пружиной. Отличие предлагаемого решения состоит в том, что фиксаторы предназначены для соединения грузов с пружиной, а сами грузы выполнены в виде якорей для взаимодействия с секционной катушкой, а в известном решении грузы связываются фиксаторами со средством их смещения. Это создает разные эффекты: изменение жесткости нагружения одного участка образца за счет изменения длины пружины в предлагаемом решении и независимое нагружение разных участков образца в известном решении. Это доказывает существенность отличий предлагаемого решения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит захват 1 образца 2 и нагружатель, включающий источник постоянного тока (не показан на рисунке), секционированную катушку 3 с автономно подключенными секциями к источнику постоянного тока, пружину 4, размещенную соосно секционированной катушке, одним концом соединенную с захватом 1, груз 5 в виде якоря, размещенный в полости катушки и связанный с пружиной 4. Устройство снабжено вторым грузом 6 в виде якоря, размещенным в полости катушки, и фиксаторами 7,8 для соединения грузов 5,6 с пружиной 4. Катушка 3 расположена на основании 9, к которому прикреплена направляющая 10 для перемещения захвата 1.

Устройство работает следующим образом.

Включают один из фиксаторов 7 или 8 и соединяют соответствующий груз 5 или 6 с пружиной 4. Поочередно включают секции катушки 3 и перемещают груз 5 или 6, соединенный с пружиной вдоль оси катушки. При этом происходит деформирование пружины 4 и нагружение образца 2 через захват 1 в заданном режиме: с нарастанием сжимающей или растягивающийся нагрузки, при циклических изменениях нагрузки, при затухающих колебаниях нагрузки, когда производят обесточивание катушки. Для изменения жесткости нагружающей системы производят переключение фиксаторов 7, 8, в результате которого с пружиной соединяется новый груз. Уровень изменения жесткости задают начальным положением нового груза по длине пружины: с ростом деформируемой части пружины жесткость нагружающей системы снижается. Дальнейшее нагружение образца производя описанным выше образцом. Ступенчатое изменение уровня нагрузки осуществляют следующим образом. При включенном фиксаторе первого груза, например, фиксаторе 7 и при заданном смещении первого груза 5 в положение, при котором создана заданная нагрузка на образце, включают второй фиксатор 8 и смещают груз 6 в положение, при котором пружина 4 деформируется на участке между грузами до заданной деформации с заданным знаком. Затем выключают фиксатор 7 первого груза, происходит ступенчатое изменение деформации пружины на участке между захватом 1 и грузом 6 и ступенчато изменение как уровня, так и жесткости системы. Ступенчатое изменение уровня нагрузки без изменения жесткости осуществляется путем перемещения любого из грузов, связанного с пружиной, вдоль катушки.

Устройство позволяет проводить испытания в новых режимах при изменении как жесткости, так и уровня нагрузки, или только жесткости, или только уровня нагрузки, что существенно расширяет возможности устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ, содержащее захват образца, нагружатель, включающий источник постоянного тока, секционную катушку с автономным подключением секций к источнику постоянного тока, пружину, размещенную соосно с катушкой, одним концом соединенную с захватом, и груз в виде якоря, размещенный в катушке и связанный с пружиной, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний при ступенчатом изменении как уровня нагрузки, так и жесткости нагружающей системы, она снабжена дополнительным грузом, выполненным аналогично основному, и фиксаторами для соединения грузов с пружиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1