Способ определения характеристик композиционного материала



Способ определения характеристик композиционного материала
Способ определения характеристик композиционного материала
Способ определения характеристик композиционного материала
Способ определения характеристик композиционного материала
Способ определения характеристик композиционного материала

 


Владельцы патента RU 2517989:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" (RU)

Изобретение относится к области измерения, в частности определения механических свойств материалов. Способ заключается в возбуждении колебаний образца композиционного материала в виде прямоугольной пластины со свободными краями и определении частот и картин форм собственных колебаний пластины. Причем экспериментально полученные картины форм колебаний разделяют на три группы, к первой из которых относят формы колебаний пластины с узловыми линиями, параллельными меньшей стороне прямоугольной пластины, ко второй группе - формы колебаний с узловыми линиями, параллельными большей стороне пластины, и к третьей - с узловыми линиями, параллельными обеим сторонам пластины, а характеристики композиционного материала определяют путем перебора значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона, подставляя их в математическую модель пластины и сравнивая каждый раз вычисленную частоту колебаний для каждой формы колебаний с частотами и формами колебаний, полученными экспериментально. По частотам и формам колебаний, отнесенным к первой группе, определяют модуль упругости с индексом оси, параллельной большей стороне - Еx, по частотам и формам колебаний второй группы определяют модуль упругости с индексом оси, параллельной меньшей стороне - Еy, по частотам и формам третьей группы - модули сдвига Gxy, Gxz, Gyz. Определение девяти упругих постоянных (Еx, Еy, Еz, vxy, vxz,, Gxy, Gxz, Gyz) осуществляют в следующей последовательности: сначала осуществляют перебор значений модуля упругости, затем модуля сдвига и на заключительном этапе - коэффициента Пуассона. Перебор значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициентов Пуассона завершают в момент расчетного выявления всех экспериментально полученных форм и частот колебаний пластины. Техническим результатом является создание способа определения механических свойств ортотропного композиционного материала посредством возбуждения колебаний последнего. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области измерения, в частности определения механических свойств материалов, и может быть использовано для определения упругих постоянных композиционных материалов неразрушающим способом.

Композиционные материалы обладают высокими прочностными свойствами, характеризуемыми, в частности, отношениями модуля к весу и напряжений к весу, обладают отличными усталостными характеристиками и хорошими коррозионными свойствами. Эти несомненные достоинства композиционных материалов способствовали их широкому внедрению в аэрокосмической промышленности. Поэтому понимание механического поведения композиционных материалов, при нагружении, является основой для применения их в качестве конструкционных материалов. Знание физических постоянных конструкционных материалов, таких как модуль упругости Е, модуль сдвига G и коэффициент Пуассона v, всегда представляло интерес для инженеров-механиков. С появлением композиционных материалов и последующим их широким применением в промышленности эта проблема стала еще более актуальной и поэтому определенные экспериментальным путем физические постоянные композиционных материалов представляют большую практическую ценность.

Хотя композиционные материалы анизотропны по своей природе, во многих случаях их свойства предполагаются однородными с точки зрения макромеханики и в расчет принимаются усредненные механические свойства, что приводит к неэффективному применению композиционных материалов. Для описания линейной связи между напряжениями и деформациями однонаправленного армированного композиционного материала при плоском напряженном состоянии необходимо иметь пять упругих постоянных: Еx, Еy, Gxy vxy, vyx.

Известен способ определения механических свойств композиционных материалов по ГОСТ 25.602-80 [1], заключающийся в кратковременном испытании образцов из композиционного материала на сжатие с постоянной скоростью деформирования, при котором определяют:

• предел прочности при сжатии σ в с (напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца), МПа;

• модуль упругости при сжатии Ec - отношение напряжения к соответствующей относительной деформации, при сжатии образца в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования, МПа;

• коэффициент Пуассона vc - отношение поперечного относительного удлинения к продольному относительному укорочению образца, при сжатии в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования.

Указанный стандарт распространяется на полимерные композиционные материалы, армированные непрерывными высокомодульными углеродными, борными, органическими и другими волокнами, структура которых симметрична относительно их срединной плоскости. Недостаток данного способа заключается в невозможности определения механических свойств композиционных материалов, армированных в поперечном направлении. Кроме того, данный способ обеспечивает определение характеристик материала только при одном виде нагружения - сжатии.

Для композиционных материалов изотропных в поперечном направлении, при описании линейной связи между напряжениями и деформациями, необходимо определить пять упругих постоянных. Обычно они определяются из вибрационных испытаний, результаты которых (формы и частоты колебаний) служат исходными данными, необходимыми для расчетного определения упругих постоянных с помощью метода конечных элементов (МКЭ).

Типичная методика заключается в возбуждении колебаний образца композиционного материала, как правило, по первому тону, измерении собственной частоты и подстановке ее значения в частотное уравнение, которое связывает собственную резонансную частоту с размерами, массой и упругой постоянной материала. Решая частотное уравнение, определяют упругую постоянную. Обычно образцы имеют простую геометрическую форму в виде балочек и стержней, которые используются для определения упругих постоянных, таких как модуль Юнга Е (модуль упругости), модуль сдвига G (модуль упругости второго рода) и коэффициент Пуассона v. Таким образом, для определения упругих постоянных всегда необходимо выполнить два условия. Первое, из эксперимента получить резонансную частоту образца материала. Второе, подставить частоту в теоретическую формулу и вычислить упругую постоянную. Эта процедура прописана в материалах ASTM standard E1875-00e1 [2], когда возбуждение колебаний осуществляется синусоидальным сигналом, и в материалах ASTM standard E1876-01 [3], когда возбуждение колебаний осуществляется ударным способом.

Стандарты [2, 3] относятся к прямым методам, когда проводится единственное испытание на образцах простой геометрической формы, такой как балочка или стержень, и с использованием известной формулы для каждого конкретного случая вычисляется модуль упругости или коэффициент Пуассона. Их трудно применить к более сложным образцам в виде прямоугольных пластин, поскольку собственные частоты колебаний пластин зависят от нескольких упругих постоянных, для определения которых необходимо знать не только собственные частоты, но и формы колебаний. Для изотропных круглых пластин со свободными краями можно применить методики, предложенные в указанных стандартах [2, 3], но они неприемлемы для пластин из ортотропных материалов.

Известны также способы определения модуля упругости посредством возбуждения колебаний образца для ячеистых керамических материалов [4], гетерогенных огнеупорных и углеродных материалов [5], слоистых композитных материалов [6], а также многослойных композиционных покрытий [7]. Указанные методы также не обеспечивают точного определения упругих характеристик ортотропных материалов.

Поскольку решение уравнений движения для прямоугольных пластин нельзя получить в аналитическом виде, то приходиться прибегать к численным методам. В литературе имеется множество примеров применения разнообразных математических моделей, методик, совмещающих теоретические и экспериментальные данные для определения упругих постоянных [8].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения четырех упругих постоянных композитного материала путем резонансных испытаний прямоугольной пластины со свободными краями [9]. Применив метод Рица, авторы получили частотное уравнение с четырьмя упругими постоянными. Если известно точное значение частоты со колебаний и четыре упругие постоянные Еx, Еy, Gxy и vxy,то при подстановке их в уравнение получится тождество, т.е. правая часть уравнения будет равна левой. Поэтому для определения четырех упругих постоянных необходимо определить собственные частоты четырех форм колебаний пластины и составить систему из четырех уравнений, в каждое из которых следует подставить численное значение экспериментально определенной частоты ω и индексы m и n, соответствующие форме колебаний, которая возбудилась на этой частоте.

Указанный способ заключается в следующем. Из композиционного материала, механические характеристики которого необходимо определить, изготавливают образец в виде тонкой пластины. Подвешивают пластину таким образом, чтобы обеспечить возможность возбуждения свободных колебаний. Ударным методом возбуждают колебания испытуемой пластины. Определяют резонансные частоты колебаний пластины. Значения указанных резонансных частот подставляют в систему уравнений (математическую модель) и определяют четыре упругие постоянные Еx, Еy, Gxy и vxy.

Недостаток указанного способа заключается в невозможности определения девяти упругих постоянных, в полной мере характеризующих механические свойства ортотропного композиционного материала, а именно Еx, Еy, Еz, vxy, vxz, vyz, Gxy, Gxz, Gyz. Следовательно, указанный способ не может обеспечить точное определение механических свойств ортотропного композиционного конструкционного материала.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения механических свойств ортотропного композиционного конструкционного материала путем определения девяти упругих постоянных образца последнего динамическим способом. Дополнительной задачей изобретения является сокращение количества времени, необходимого для измерения характеристик образца композитного материала.

Техническим результатом является создание способа определения механических свойств ортотропного композиционного материала посредством возбуждения колебаний последнего.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения характеристик композиционного материала, при котором возбуждают колебания образца композиционного материала, выполненного в виде прямоугольной пластины, регистрируют частоты собственных колебаний пластины, на основании которых с использованием математической модели пластины определяют характеристики композиционного материала, согласно изобретению, при регистрации частот собственных колебаний пластины экспериментально получают соответствующие им картины форм колебаний пластины. Полученные картины форм колебаний и соответствующие им частоты собственных колебаний пластины разделяют на три группы, к первой из которых относят формы колебаний пластины с узловыми линиями, параллельными меньшей стороне прямоугольной пластины, ко второй группе - формы колебаний с узловыми линиями, параллельными большей стороне пластины, и к третьей - с узловыми линиями, параллельными обеим сторонам пластины. При этом характеристики композиционного материала определяют путем перебора значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона, подставляя их в математическую модель пластины и сравнивая каждый раз вычисленную частоту колебаний для каждой формы колебаний с частотами и формами колебаний, полученными экспериментально, причем по частотам и формам колебаний, отнесенным к первой группе, определяют модуль упругости с индексом оси, параллельной большей стороне - Еx, по частотам и формам колебаний второй группы определяют модуль упругости с индексом оси, параллельной меньшей стороне - Еy, по частотам и формам третьей группы - модули сдвига Gxy, Gxz, Gyz.

Указанные существенные признаки способа обеспечивают решение поставленной задачи с достижением заявленного технического результата, так как:

- экспериментальное получение картин форм колебаний пластины при регистрации частот ее собственных колебаний обеспечивает выявление форм колебаний характерных для данного композиционного материала, что влияет на точность определения (измерения) механических свойств ортотропного композиционного конструкционного материала;

- разделение экспериментально полученных форм колебаний и соответствующих им частот собственных колебаний пластины на три группы, к первой из которых относят формы колебаний пластины с узловыми линиями, параллельными меньшей стороне прямоугольной пластины, ко второй группе - формы колебаний с узловыми линиями, параллельными большей стороне пластины, и к третьей - с узловыми линиями, параллельными обеим сторонам пластины, обеспечивает распределение экспериментально полученных картин форм колебаний пластины по группам, характеризующим отдельные составляющие механических свойств композиционного материала, в частности модуля упругости Е, модуля сдвига G и коэффициента Пуассона v, сортировку экспериментально полученных форм колебаний и соответствующих им частот собственных колебаний пластины, что необходимо в последующем для более точного определения девяти упругих постоянных образца.

-определение характеристик композиционного материала путем перебора значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона с подстановкой их в математическую модель пластины и сравнением каждый раз вычисленной частоты колебаний для каждой формы колебаний с частотами и формами колебаний, полученными экспериментально, и определение по частотам и формам колебаний, отнесенным к первой группе модуля упругости с индексом оси, параллельной большей стороне - Еx, по частотам и формам колебаний второй группы - модуля упругости с индексом оси, параллельной меньшей стороне - Еy, по частотам и формам третьей группы - модуля сдвига Gxy, Gxz, Gyz уменьшает вероятность ошибки при определении конкретных характеристик и обеспечивает, тем самым, повышение точности измерения механических свойств ортотропного композиционного конструкционного материала, а также сокращает количество времени, необходимого для измерения характеристик данного образца композитного материала.

В частном случае реализации заявленного способа для повышения точности измерения механических свойств ортотропного композиционного конструкционного материала за счет уменьшения вероятности ошибки определения девяти упругих постоянных образца композиционного материала, при переборе значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона и подстановке их в математическую модель пластины, сначала осуществляют перебор значений модуля упругости, затем модуля сдвига и на заключительном этапе - коэффициента Пуассона.

В другом частном случае реализации заявленного способа повышение точности измерения достигают тем, что перебор значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициентов Пуассона завершают в момент расчетного выявления всех экспериментально полученных форм и частот колебаний пластины. Расчетное выявление всех экспериментально полученных форм и частот колебаний пластины обеспечивает максимально точное измерение характеристик композиционного материала, поскольку отражает все возможные модели механического поведения данного образца композиционного материала при его нагружении.

Для частного случая реализации заявленного способа, который обеспечивает сокращение количества времени, необходимого для измерения характеристик образца композитного материала, перебор значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициентов Пуассона завершают при достижении достаточной точности совпадения экспериментально полученных и вычисленных форм и частот колебаний пластины.

Заявленный способ определения механических свойств ортотропного композиционного материала посредством возбуждения колебаний последнего поясняется последующим подробным описанием со ссылками на иллюстративные материалы, где на

фиг.1 показаны экспериментально определенные формы колебаний ортотропной пластины 200×101×4 мм со свободными краями с первыми (низкими) частотами собственных колебаний (ЧСК);

фиг.2 - экспериментально определенные формы колебаний той же ортотропной пластины с последующими (более высокими) частотами собственных колебаний (ЧСК);

фиг.3 - схемы узловых линий форм и частот колебаний пластины, показанных на фиг.1 и 2, которые отнесены к первой и второй группам;

фиг.4 - схемы узловых линий форм и частот колебаний пластины, показанных на фиг.1 и 2, которые отнесены к третьей группе;

фиг.5 - сводная таблица, отражающая последовательность определения характеристик композиционного материала.

Перед пояснением существа заявленного способа отметим, что в модальном анализе имеются общепринятые способы расчета методом конечных элементов (МКЭ) форм и частот колебаний изотропных и ортотропных прямоугольных пластин с различными граничными условиями. Обычно выбирают пластину со свободными краями, для того чтобы свести к минимуму ошибки при вычислении собственных частот. Для ортотропных пластин помимо размеров и удельного веса входными параметрами являются девять упругих постоянных: Еx, Еy, Еz, vxy, vxz,vyz, Gxy, Gxz, Gyz.

Рассмотрим реализацию заявленного способа на примере образца ортотропного композиционного конструкционного материала, выполненного в виде пластины с размерами 200×101×4 мм и известным значением удельного веса.

Для определения форм и частот собственных колебаний (ЧСК) пластины ее закрепляют, оставляя свободными края пластины. Закрепление может быть осуществлено методом подвешивания, например, по схеме, приведенной в источнике [9]. После закрепления пластины ударным или иным методом возбуждают свободные колебания пластины и определяют формы и частоты ее собственных колебаний. Экспериментально определенные формы и частоты собственных колебаний пластины с размерами 200×101×4 мм показаны на фиг.1 и 2. Полученные картины форм колебаний сортируют по расположению узловых линий относительно большей и меньшей сторон пластины, отбирая в первую группу картины с узловыми линиями, параллельными меньшей стороне, во вторую группу - картины с узловыми линиями, параллельными большей стороне и в третью группу - картины с узловыми линиями, пересекающимися под прямым углом (см. фиг.3 и 4). Каждой картине формы колебаний соответствует своя частота собственных колебаний. Цифры под схемами означают наличие узловых линий, параллельных короткой и длинной сторонам пластины, и значение ЧСК. Например, цифры (2+0 678) под верхней левой картиной на фиг.3 означают, что данная схема описывает картину формы колебаний с двумя узловыми линиями, параллельными меньшей (короткой) стороне пластины, узловые линии, параллельные большей (длинной) стороне пластины, отсутствуют, а ЧСК=678 Гц.

Определение упругих постоянных прямоугольной ортотропной пластины производится путем численного моделирования поведения испытуемой пластины на компьютере. Созданная модель позволяет вычислять резонансные частоты и формы колебаний пластины, если известны ее размеры, масса и упругие постоянные. В созданную для испытуемой прямоугольной ортотропной пластины математическую модель в качестве исходных данных подставляем методом перебора девять упругих постоянных: Еx, Еy, Ez, vxy, vxz, vyz, Gxy, Gxz, Gyz. Вычисления начинают с определения величины Еx, которое производится на основании данных форм и частот колебаний, отнесенных к первой группе. Далее определяют величину Е, которую вычисляют на основании данных форм и частот колебаний, отнесенных ко второй группе. Затем методом перебора вычисляют значение Ez. Далее переходят к определению значений модуля сдвига Gxy, Gxz, Gyz, которые вычисляют на основании данных форм и частот колебаний, отнесенных к третьей группе. На заключительном этапе переходят к определению значений коэффициента Пуассона vxy, vxz, vyz.

Основной принцип метода заключается в сравнении вычисленных частот для известных форм колебаний с частотами, полученными экспериментально, при этом упругие постоянные рассматриваются как неизвестные. Вычисления частот начинают с подстановки пробных значений упругих постоянных в числовую модель, при этом полученные значения частот сравниваются с экспериментальными. Затем осуществляется корректировка упругих постоянных и вычисляется новый ряд частот и т.д. Перебор значений осуществляется до тех пор, пока разность значений вычисленных и экспериментальных частот не достигнет минимума, определяемого тем или иным критерием.

Проблема идентификации упругих постоянных может быть рассмотрена как проблема оптимизации, когда минимизируется расхождение между экспериментально полученными частотами реального образца и частотами, полученными из математической модели, основанной на подстановке в нее предполагаемых значений упругих постоянных для математической модели образца, т.е. минимизируется функция:

F ( X ) = i = 1 n { e t t } 2

где F является целевой функцией упругих постоянных, число которых может быть равно 4, 5 или больше. Собственные частоты, полученные экспериментальным путем, обозначаются через ƒe, а полученные методом конечных элементов - ƒt. В целевой функции используется n экспериментальных частот.

Для оптимизации целевой функции могут быть использованы различные методы - от метода наименьших квадратов до генетических алгоритмов [10]. Подход к решению задачи оптимизации целевой функции в этих случаях не является оптимальным, поскольку он носит статистический, а не физический характер, когда решается уравнение движения исследуемой пластины. Поэтому важна не минимальная разность между теоретическими и экспериментально найденными частотами, а максимально возможное число форм колебаний пластины в широком диапазоне частот, выявленное при подстановке упругих постоянных в дифференциальное уравнение колебаний пластины. Критерием окончания расчетов будет являться момент, когда количество форм колебаний и их вид, определенных расчетным путем, совпадет с найденными экспериментально в широком диапазоне частот, т.е. с каждым шагом вычислений последовательно увеличивается количество расчетно обнаруженных частот и форм колебаний.

Пример последовательности расчетных итераций приведен в таблице на фиг.5. В указанной таблице в графе ″Упругие постоянные″ для каждого варианта расчета в первом столбце располагаются модули Еx, Еy, Еz во втором столбце - коэффициенты Пуассона vxy, vxz, vyz; в третьем столбце - модули сдвига Gxy, Gxz, Gyz.

Предварительные значения модулей Е считаются найденными, когда они попадают в вилку, образованную вычисленными частотами ω1,<ωэксп2, где ωэксп - значение частоты, определенное экспериментально для форм колебаний группы 1 и группы 2.

Аналогичным образом поочередно определяются три модуля сдвига G. В последнюю очередь производится вычисление коэффициента Пуассона.

Процесс вычислений считается законченным, когда расчетным путем будут определены формы колебаний всех частот, найденных экспериментально.

Реализация заявленного способа обеспечивает повышение точности определения характеристик композиционного материала, поскольку позволяет определить девять упругих постоянных: Еx, Еy, Еz, vxy, vxz,vyz, Gxy, Gxz, Gyz. В связи с этим понимание механического поведения композиционных материалов при нагружении является более полным, а расчетное проектирование и расчет напряженного состояния деталей, изготовляемых из композиционных материалов, будет более точным.

Источники информации

1. ГОСТ 25.602-80 «Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов)».

2. ASTM Standard El875-00e1, Standard test method for dynamic Young′s modulus, and Poisson′s ratio by sonic resonance, Book of Standards, Volume 03.01.

3. ASTM Standard El876-01, Standard test method for dynamic Young′s modulus, shear modulus, and Poisson′s ratio by impulse excitation of vibration, Book of Standards, Volume 03.

4. Патент США №7802478, НКИ 73/579, 2010.

5. Заявка США №20070157698, НКИ 73/12.01, 2007.

6. Патент США №6535076, НКИ 73/597, 2003.

7. Патент РФ №2220412, МКИ G01N 3/00, 2003.

8. Recent progress in identification methods for the elastic characterization of materials. Leonardo Pagnota, International Journal of Mechanics, Issue 4, Volume 2, 2008, 129-140.

9. Патент США №5533399, НКИ 73/579, 1996.

10. Elastic constants of composite materials by an inverse determination method based on a hybrid genetic algorithm. S.F. Hwang, J. C. Wu, Evgeny Barkanovs, Rimantas Belevicius, Journal of Mechanics, vol.26, No. 3, September 2010.

1. Способ определения характеристик композиционного материала, при котором возбуждают колебания образца композиционного материала, выполненного в виде прямоугольной пластины, регистрируют частоты собственных колебаний пластины, на основании которых с использованием математической модели пластины определяют характеристики композиционного материала, отличающийся тем, что при регистрации частот собственных колебаний пластины экспериментально получают соответствующие им картины форм колебаний пластины, полученные картины форм колебаний и соответствующие им частоты собственных колебаний пластины разделяют на три группы, к первой из которых относят формы колебаний пластины с узловыми линиями, параллельными меньшей стороне прямоугольной пластины, ко второй группе - формы колебаний с узловыми линиями, параллельными большей стороне пластины, и к третьей группе - формы колебаний с узловыми линиями, параллельными обеим сторонам пластины, а характеристики композиционного материала определяют путем перебора значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона, подставляя их в математическую модель пластины и сравнивая каждый раз вычисленную частоту колебаний для каждой формы колебаний с частотами и формами колебаний, полученными экспериментально, причем по частотам и формам колебаний, отнесенным к первой группе, определяют модуль упругости с индексом оси, параллельной большей стороне - Еx, по частотам и формам колебаний второй группы определяют модуль упругости с индексом оси, параллельной меньшей стороне - Еy, по частотам и формам колебаний третьей группы - модули сдвига Gxy, Gxz, Gyz.

2. Способ определения характеристик композиционного материала по п.1, отличающийся тем, что при переборе значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона и подстановке их в математическую модель пластины сначала осуществляют перебор значений модуля упругости, затем модуля сдвига и на заключительном этапе - коэффициента Пуассона.

3. Способ определения характеристик композиционного материала по п.1 или 2, отличающийся тем, что перебор значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициентов Пуассона завершают в момент расчетного выявления всех экспериментально полученных форм и частот колебаний пластины.

4. Способ определения характеристик композиционного материала по п.1 или 2, отличающийся тем, что перебор значений модуля упругости, модуля сдвига и коэффициентов Пуассона завершают при достижении достаточной точности совпадения экспериментально полученных и вычисленных форм и частот колебаний пластины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит два двигателя разной мощности с параллельными валами и встречно направленными крутящими моментами, два рычага, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты для образца, один из которых установлен на конце первого рычага, и формирователь нагрузки, шарнирно связанный с концом второго рычага и соединенный со вторым захватом.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит корпус, закрепленную на нем матрицу с криволинейным пазом и толкатель для перемещения образца вдоль паза матрицы.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к усталостным испытаниям групп образцов из сравниваемых материалов в условиях их нагружения, аналогичных изгибному нагружению зуба шестерни в коробках передач автомобилей.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для оценки энергии разрушения материалов на изгиб, интенсивности износа материала, смазывающей способности масел и смазок.

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к способам определения долговечности дисков турбомашин путем моделирования в процессе стендовых испытаний эксплуатационных условий нагружения и поврежденности в критических зонах дисков турбомашин.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям на прочность. Стенд для ударных испытаний образцов содержит основание, установленные на нем разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, направляющую для перемещения штанги и соосные захваты для образца.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка для испытания образцов на усталость содержит корпус, установленные на нем эксцентриковый механизм нагружения, консольный захват образца, связанный с механизмом нагружения, привод вращения и торцевой захват образца, закрепленный на валу привода вращения.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка для испытаний материалов на усталость при кручении содержит основание, соосные активный и пассивный захваты для концов образца, механизм возвратно-вращательных движений активного захвата, включающий зубчатое колесо, установленное на активном захвате, и привод его вращения.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к способу обнаружения в металле конструкции микротрещин, в том числе в процессе ее эксплуатации.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги. Установка дополнительно содержит вторую зубчатую рейку, связанную со вторым захватом, и механизмы ударного нагружения в соответствии с числом ударных импульсов, каждый из которых выполнен в виде зубчатого колеса, взаимодействующего со второй рейкой, рычага с осью вращения, установленной соосно колесу с возможностью независимого поворота, груза, установленного на рычаге, и двух упоров, установленных на колесе с возможностью взаимодействия с рычагом, при этом груз расположен выше оси вращения рычага, рычаг расположен с зазором между упорами, а упоры на каждом колесе расположены с угловым смещением относительно упоров на других колесах. Технический результат: увеличение информативности исследований образцов материалов путем испытаний при наложении сжимающих и растягивающих ударных импульсов на циклы затухающих колебаний нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к оборудованию для испытаний материалов, в частности асфальтобетона, на усталость при циклических динамических воздействиях, и может быть использовано в автодорожном хозяйстве, строительстве аэродромов, строительной индустрии. Установка содержит каркас, подъемный стол, выполненный с возможностью изменения высоты, узел позиционирования балки-образца, узел нагружения балки-образца, выполненный с возможностью приложения циклической динамической нагрузки и возможностью измерения перемещений и нагружающего усилия, содержащий шатунно-ползунный механизм. Узел позиционирования балки-образца содержит зажимные захваты, установленные по концам балки-образца параллельно поперечной оси симметрии каркаса и промежуточное упругое основание, выполненное в виде емкости, заполненной модельным грунтом с возможностью плотного контактирования с обращенной к нему плоскостью балки-образца. Нагружающий элемент узла нагружения балки-образца выполнен с возможностью его позиционирования в середине балки-образца. Технический результат: повышение достоверности оценки параметров прочностной усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях, а также снижение материалоемкости конструкции. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к центробежным установкам для испытания образцов на прочность при исследовании энергообмена. Центробежная установка содержит основание, установленную на нем платформу вращения, радиально размещенные на платформе захваты для образца, один из которых соединен с платформой, центробежный груз, соединенный со вторым захватом, и два соосно установленных привода вращения, кинематически связанных с платформой. Центробежная установка дополнительно снабжена двумя электромагнитными фиксаторами для соединения платформы с соответствующими приводами вращения. Технический результат: повышение объема информации при исследовании энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел путем обеспечения испытаний при ступенчатых изменениях осевой нагрузки с созданием в моменты ступенчатых изменений осевой нагрузки импульсных изгибающих нагрузок, пропорциональных величинам ступеней изменения осевой нагрузки и имеющих одинаковые или разные направления изгиба. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, захват образца, закрепленный на платформе, два центробежных груза, предназначенные для закрепления на концах образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения, пару катков, установленных с эксцентриситетом по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней, один из которых установлен на валу. Установка дополнительно снабжена вторым валом, установленных соосно первому валу, и приводом вращения второго вала, при этом второй каток установлен на втором валу. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний как при знакопеременном изгибе в двух плоскостях, так и при знакопеременном изгибе в одной плоскости и знакопостоянном изгибе во второй плоскости, а также при круговом изгибе и круговом изгибе с растяжением. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям материалов, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использовано для испытания балочных конструкций на изгиб. Сущность: на образец прикладывают регулируемую циклическую нагрузку и по скорости нагружения или скорости разгружения, и по ее величине, выбранные параметры нагрузки выдерживают на заданном промежутке времени. Диапазон и место приложения нагрузок регулируют устройством нагружения и силовым устройством, а прочностные и деформационные параметры испытываемой конструкции измеряют в заданном интервале времени. Установка содержит закрепленные в силовом полу опоры для размещения испытываемого образца, устройство нагружения с силовым устройством. Устройство нагружения выполняют в виде, по меньшей мере, одного рычага, а силовое устройство выполняют в виде грузовой емкости, которую размещают на каждом рычаге устройства нагружения и выполняют с возможностью заполнения ее жидкостью. Технический результат: возможность оценить прочностные и эксплуатационные параметры изгибаемых строительных конструкций в реальных режимах изменения нагрузок при эксплуатации после полной и частичной разгрузки. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к исследованию образцов и изделий на прочность при циклическом нагружении. Установка содержит корпус, установленную на нем платформу с приводом вращения, расположенные на ней дополнительные платформы, захват для образца, размещенный на одной из дополнительных платформ. Дополнительные платформы установлены последовательно одна на другой и снабжены приводами вращения, при этом количество платформ задано количеством циклов нагружения. Технический результат: расширение технологических возможностей путем обеспечения многоцикловых нагружений при независимом регулировании количества и параметров циклов в ходе испытаний. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосно торцевые и центральный захваты с общей осью вращения и отверстиями для образца, привод вращения торцевых захватов, толкатель, одним концом связанный с центральным захватом, и нагружатель, соединенный с другим концом толкателя. Отверстия в захватах имеют некруглое сечение и выполнены в соответствии с сечением образца. Технический результат: увеличение объема информации путем проведение испытаний при одноцикловом и двухцикловом нагружении изгибом с постоянным соотношением усилий в продольных сечениях образца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, установленный на ней захват образца, центробежный груз для закрепления на конце образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения и пару катков, установленных с эксцентриситетом относительно оси вала по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней. Установка дополнительно снабжена приводом вращения захвата относительно оси вращения платформы. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний при знакопеременном изгибе образца в двух плоскостях с одновременным центробежным растяжением. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами (в частности, железобетонных балок), и нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Согласно заявленному способу изготавливают для определенного типа балок из физически нелинейного материала эталонную конструкцию с соблюдением всех технологических требований по качеству. Определяют в указанной конструкции основную или первую резонансную частоту колебаний ω0. Нагружают конструкцию ступенчато возрастающей равномерно распределенной нагрузкой, измеряют максимальный прогиб w0 на каждом этапе нагружения и по результатам испытаний эталонной балки строят аппроксимирующую функцию По этой зависимости при контроле жесткости серийно выпускаемых балок определенного типа определяют значение параметра К, соответствующего заданной контрольной нагрузке q0. Технический результат − расширение технологических возможностей неразрушающего способа контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для исследования образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов на воздействие механических колебаний, а именно, волн Рэлея. Стенд содержит основание, установленные на нем полку с захватом для образца, механизм нагружения, связанный с захватом и включающий привод вращения. Механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно размещенных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом. Диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения и установлен на валу с возможностью регулирования эксцентриситета, а привод вращения выполнен с возможностью регулирования скорости вращения. Технический результат: увеличение объема получаемой информации при проведении испытаний образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов за счет возможности воздействия на них колебаний круговой или эллиптической формы, характерных для волн Рэлея. 1 ил.
Наверх