Устройство для определения рассеянной энергии в материале при циклическом нагружении

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯННОЙ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЛШНИИ, содержащее подвижный и неподвижный захваты для закрепления образца, механизм для циклического нагружения образца. связанный с подвижным захватом, ,измерители скорости деформации и ycIiлия, такжег связанные с подвижным захватом, блок вычисле1 ия энергии , подключен1 ый к выходу измерителей скорости деформации и усилия, задатчик числа циклов измерения, имеющий управляемьм ключ, и индикатор , отличающееся тем, что, с целью расширения объема получаемой информации путем определения рассеянной энергии от усилий растяжения или сжатия при несимметричных циклах нагрьокения и е 5S средней энергии за один цикл нагружения , блок вычисления энергии содержит устройство для вьщеления поляр Л-Ш5Й ности, вход которого через управляе%1ЭТ ключ соединен с измерителемусилия , подключенные к выходам устройства для выделения полярности две цепи , каждая из которых содержит.умножитель , второй вход которого подключен к выходу измерителя скорости деформации, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и интегратор , и сумматор, входы которого подключены к выходам интеграторов цепей, а выход - к индикатору.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТНРЫТИЙ (21) 3706181/25-28 (22) 29.02.84 (46) 23„10.85. Бюл. Р 39 (72) С.И. Оржекаускас, А.В.Гудялис и К.М, Рагульскис (7i) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 620.178.311.62(088.8) (56) Трощенко В.Т» и др. Методы ускоренного определения пределов выносливости металлов на основе деформационных и энергетических критериев. Киев, Наукова думка, 1979, с. 52-82.

Кощеев А.А. и др. Устройство для автоматического измерения характеристик петли гистерезиса. В кн.: Рассеяние энергии при колебаниях механических систем./Под ред.

Г.С. Писаренко, Киев, Наукова думка, 1974, с. 185-193. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАССЕЯННОИ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ

ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ, содержащее подвюкный и неподвижный захваты для закрепления образца, механизм для циклического нагружения образца, . ЯФ ИВ7ОО А связанный с подвижным захватом,,измерители скорости деформации и усилия, также« связанные с подвижным захватом, блок вычисления энергии, подключенный к выходу измерителей скорости деформации и усилия„ задатчик числа циклов измерения, имеющий управляемый ключ, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения объема получаемой информации путем определения рассеянной энергии от усилий растяжения или сжатия при несимметричных циклах нагружения и средней энергии за один цикл нагру- си

Ф жения, блок вычисления энергии содержит устройство для выделения полярности, вход которого через управляемый ключ соединен с измерителем усилия, подключенные к выходам устройст- Я ва для выделения полярности две цепи, каждая из которых содержит умножитель, второй вход которого подключен к выходу измерителя скорости деформации, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и интегратор, и сумматор, входы которого подключены к выходам интеграторов цепей, а выход — к индикатору.

1 187004

Изобрете»»ие относ»»тся к механическим испытаниям материалов, а имен-но к устройствам для определения рассеянной энергии в материалах

» р»» цикл»»ческом нагружении, Цепью изобретения является раси»»рение объема получаемой информации путем определения рассеянной э»»ерг»»?» от ус»тлий растяжения или

10 сжатия пр?» несимметричных циклах нагружения и средней энергии за один цикл нагружения, На чертеже представлена структурная схема устройства для определения рассеянной энергии в мате- 15 риале при циклическом нагружении.

Ус тройство содержит подвиж?»6»Й и неподвижный захваты 1 и 2 для крепления обра..»ца 3, механизм 4 для

»с?»кл»>ч,"с.ког о пагружения образца 3, 20 с вязанный с подвижным захватом 1, из»»ср»»те»»ь скорости деформации, включающ»»й последовательно соединеi!?ii»е преобразователь 5 ускорения пое„ пари" ельный усилитель 6 и ин-,25 теграгор 7, измеритель усилия, включаю»»?»»» последовательно соединенные »реобразователь Я с.илы и предв;цр?»тел»>?ih»»» усилитель 9 также связ>»нный с подвижным захватом 1 образ- щ ц» ",, б;ок вычисления энергии, подключс»пый» к в»,»ходу измерителей сКо рост>ч деформации и усилия, зада Tчик числа циклов измерения, имеющий управг»яем»,гй» ключ 10, и индикатор 11.

Блок вычислевия энергии содержит устройство 12 для выделения попярнос— ти, вход которого через управляемь»»» кл»оч 10 соединен с измерителем усилий, подключе»»ные к выходам уст- »О ройства i? для выделения полярности две цепи, каждая из которых включает умножитель 13 (14) второй вход которого подключен к выходу измерителя с.корости деформаций, усилитель

15 (16) с регулируемьп» коэффициентом усиления и интегратор 17 (18), и сумматор 19, выходы которого подключены к выходам интеграторов 17 и 18, а выход — к индикатору 11. 50

Задатчик числа циклов измерения содержит последовательно соединенные блок 20 формирования импульсов, счетчик 21 с управляющим входом, дев»ифратор 22, коммутатор 23 и блок

24 уг»равления, имеющий два входа и два выхода, и управляем?»й ключ 10„

»»ричем второй вход блока 24 управления соединен с выходом блока 20 формирования им»»ульсов, первый выход блока 24 управления соединен с управляющим входом управляющего ключа 10, а второй выход блока 24 управ— ления соединен с управляющим входом счетчика 21.

Для регистрации величины статического усилия при несимметричном цикле знакопеременного нагружения устройство содержит последовательно соединенные и связанные с подвижным захватом 1 образца 3 преобразователь 25 статического усилия, предварительный усилитель 26 и инди»катор 27.

Устройство работает следующим образом.

При действии нагрузки, создаваемой механизмом 4 для цикличес:— кого нагружения, образец 3 циклически деформируется. Установленный на подвижном захвате 1 образца преобразователь 5 ускорения регистрирует ускорение захвата, и сигнал, пропорциональный этому ускорению, поступает через предварительный усилитель 6 на вход интегратора 7. На выходе этого интегратора образуется сигнал, пропорциональный скорости деформации, Одновременно преобразователи 8 и 25 усилий, установленные на подвижном захвате 1, регистрируют соответственно динамическую и стати— ческую составляющие нагрузки, приложенной к образцу 3. Величина статической составляющей контролируется с помощью индикатора 27, который через предварительный усилитель 26 подключен к выходу преобразователя

25, а сигнал, пропорциональный динамической составляющей силовой нагрузки, через усилитель 9 и управляемь»»» ключ 10 поступает в блок вычисления рассеянной энергии. В этом блоке происходит обобщенное интегрирование динамического усилия (или при учете поперечной площади образца — напряжение) по параметру деформации, осуществляемое по формуле

1187004 где d(tg =Рд(t7/Г—

5 !

О

G р(Ц—

30

40

45 переменные напряжения в образце, равные отношению динамической составляющей Pd (Ц нагрузки к площади F noперечного сечения образца; напряжение при растяжении, напряжение при сжатии;: скорости деформации при растяжении и сжатии соответственно, = Т вЂ” период колебаний р с динамической составляющей нагрузки.

В общем случае Qp g6

dS / dI ñ/ ) a, с.

Положительная часть периода сигнала, пропорционального М Щ, с одного выхода устройства 12 через умножитель 13, усилитель 15 и интегратор 17 поступает на один вход сумматора 19. Отрицательная часть сигнала, пропорционального l (t), с другого выхода устройства 12 поступает через умножитель 14, усилитель 16 и интегратор 18 на другой вход сумматора 19. После установки коэффициентов передачи усилителей

15 и 16 К=1/ F на входе сумматора 20 сформируется сигнал, соответствующий интегралам в формуле (1), а на его выходе образуется сигнал, пропорциональный рассеянной энергии

Результат визиализируют на индикаторе 11.

Число циклов или периодов, эа которые требуется определить суммарную рассеянную энергию, устанавливается задатчиком числа циклов измерения. Для этого из сигнала, пропорционального динамической составляющей силовой нагрузки, блоком

20 формируются импульсы, соответствующие началу каждого периода. Эти импульсы поступают на один вход счетчика 21, работой которого управляет блок 24 управления. При нажатии кнопки пуска импульс с одного выхода блока 24 управления поступает на управляющий вход счетчика

21 и приводит его в действие, На другом выходе блока 24 управления импульс образуется только после появления первого после нажатия кнопки импульса с выхода блока 20 формирования импульсов, в свою очередь, соединенного с одним входом блока 24 управления. Образовавшийся импульс открывает управляемый ключ 1О, и сигнал с выхода усилителя 9 поступает на вход устройства 12 для выделения полярности. Счетчиком 21 подсчет импульсов, поступающих с выхода блока 20 формирования импульсрв, ведется до тех пор, пока не появится импульс на контакте, который соответствует заданному числу циклов, дешифратора 22, Так как заданное число циклов заранее устанавливается на коммутаторе 23, то в этот момент импульс с выхода дешифратора 22 поступит через коммутатор

23 на вход блока 24 управления.

При наличии этого импульса блоком

24 управления вырабатывается командный импульс, закрывающий ключ 10, и другой импульс, устанавливающий и фиксирующий в начальном положении счетчик 21.

Установка заданного числа циклов на коммутаторе 23 производится совместно с установкой соответствующих коэффициентов передачи усилителей 15 и !6. Если определяется количество рассеянной энергии за циклов, то коэффициенты передачи К.И.

Если же определяется среднее значение 2 за И циклов, то коэффициенты передачи k--

1187004

Составитель В, Шехтер

Редактор Н. Егорова Техред Л.Бабинец

Корректор В. Бутяга

Заказ 6538/46 Тираж 896

ВНИИПП Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 30 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4