Устройство для испытания образцов на изгиб

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента. Устройство содержит два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов. Шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах. Устройство дополнительно содержит тензостанцию, соединенную с компьютером и тензорезисторами, установленными на удлинителях. Технический результат: возможность реализовать кинематический или мягкий режимы нагружения образца, при этом имеется возможность использования как режима поперечного изгиба образца (работает только один серводвигатель), так и режима чистого сдвига в среднем сечении образца (серводвигатели работают синфазно). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента.

Известны устройства (машины типа DVL) для испытаний образцов конструкционных материалов на изгиб (Школьник Л. М. Методика усталостных испытаний. Справочник. - М.: Металлургия, 1978. - 304 с.), в которых концы плоского образца жестко закреплены в зажимах двух стоек. Одна из стоек шарнирно соединена с консольным динамометром, а другая стойка - с качающимся рычагом. Колебания системы возбуждаются кривошипным механизмом через шатуны шарнир правой стойки. Колеблющаяся система усталостной машины фиксируется на станине при помощи жесткого основания динамометра и шарнирной опоры рычага. Нагрузка на образец определяется оптически по прогибу конца динамометра, пропорциональному величине изгибающего момента.

Недостатком известного устройства испытания образцов на изгиб является неточность нагружения образца чистым изгибом из-за наличия осевых сил и дополнительного изгибающего момента от них на прогибах образца, что приводит к неравномерному распределению момента по длине образца, ограниченность испытаний стационарным гармоническим нагруженном.

Известна установка для испытания образцов на малоцикловую усталость при чистом изгибе, содержащая привод, подвижные захваты, один из которых допускает перемещение конца образца вдоль захвата, рычажный передаточный механизм, согласно изобретению захваты шарнирно присоединены к ползунам, захваты соединены между собой шарниром, расположенным на одинаковом расстоянии от захватов, к которому присоединен также рычажный механизм, в нейтральном положении шарнир, соединяющий захваты, шарнирные соединения ползунов и серединная поверхность образца расположены в одной плоскости, направляющие ползунов параллельны этой плоскости, а часть звеньев рычажного механизма имеют переменную длину (RU 2262682 МПК G01N 3/20, опубл. 20.10.2005).

Недостатком известного устройства является функциональная ограниченность нагружения образцов только симметричными циклами и циклами со средним значением, невозможны испытания образцов различной длины, предельный уровень деформирования образца ограничен искривлением продольной оси образца до полуокружности.

Наиболее близким аналогом является устройство для испытания образцов на прочность, содержащее два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы выполнены в виде осей одноосных тележек, механизм, создающий изгибающий момент, представляет собой грузы, подвешенные на нитях, перекинутых через барабаны, закрепленные на осях тележек, при этом на концах осей в подшипниках установлены колеса, имеющие возможность перемещения по горизонтальной поверхности (RU 2160892 МПК G01N 3/20, опубл. 20.12.2000).

Недостатком известного устройства является функциональная ограниченность: невозможно знакопеременное нагружение, невозможно нагружение по заданному во времени закону, при переходе с одного уровня нагрузки на другой трудно выдержать постоянным равенство масс подвешенных на нитях грузов, в этот момент нарушается чистый изгиб образца, что недопустимо при испытаниях реономных материалов.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для испытания образцов на изгиб, содержащем два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент, согласно изобретению, опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов, шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах, устройство дополнительно содержит тензостанцию, подсоединенную к компьютеру и тензорезисторам, установленным на удлинителях.

Кроме того, в жестких рамках выполнены дополнительные отверстия для перестановки стержней в зависимости от длины используемых образцов.

Устройство поясняется чертежами, где

на фиг. 1 приведен общий вид устройства для испытания образцов на изгиб,

на фиг. 2 представлена функциональная схема автоматизированного управления испытаниями.

Устройство содержит два шаговых сервопривода 1 и удлинители 2, передающие момент с осей шаговых сервоприводов на образец 3, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов 1, корпуса шаговых сервоприводов 1 подвижно соединены друг с другом шарнирным механизмом, состоящим из двух жестких рамок 4, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями 5 одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами 6 на концах, на удлинители установлены тензодатчики 7 для контроля и регулирования режима нагружения образца с использованием тензостанции 8 и компьютера 9, управляющего сервоприводом 1.

Испытываемый образец 3 посредством удлинителей 2 неподвижно соединяется с осями шаговых сервоприводов 1. С компьютера 9 подаются управляющие сигналы на шаговые сервоприводы 1 в соответствии с выбранной программой испытаний образца (чистый изгиб, поперечный изгиб, статическое, гармоническое, программное, случайное и др. виды нагружения). Крутящие моменты с валов шаговых сервоприводов 1 через удлинители 2 передаются на образец 3 и вызывают его изгиб, при котором концы образца сближаются. Свободное перемещение концов образца 3 в продольном направлении обеспечивает шарнирный механизм. Его жесткие рамки 4 перемещаются поступательно в поперечном направлении, а параллельные стержни 5 в цилиндрических шарнирах 6 поворачиваются. Тензодатчиками 7 совместно с тензостанцией 8 измеряется уровень нагрузки образца 3 и как сигнал обратной связи подается на компьютер 9 для регулировки режима нагружения и его записи.

Устройство позволяет реализовать кинематический или мягкий режимы нагружения образца. Возможен режим поперечного изгиба образца (работает только один серводвигатель), режим чистого сдвига в среднем сечении образца (серводвигатели работают синфазно).

1. Устройство для испытания образцов на изгиб, содержащее два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент, отличающееся тем, что опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов, шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах, устройство дополнительно содержит тензостанцию, соединенную с компьютером и тензорезисторами, установленными на удлинителях.

2. Устройство для испытания образцов на изгиб по п.1, отличающееся тем, что в жестких рамках выполнены дополнительные отверстия для перестановки стержней в зависимости от длины используемых образцов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе и способу измерения усталости для механических деталей летательного аппарата, например самолета, а также к способу технического обслуживания летательного аппарата.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения динамических характеристик эластичных материалов. Сущность: испытываемые образцы эластомеров в виде цилиндрических втулок, надетых на валы рычагов, устанавливают в симметрично расположенные относительно оси столика вибратора отверстия приспособления.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения динамических характеристик эластичных материалов. Сущность: испытываемые образцы материала устанавливают на столик вибратора между верхней и нижней металлическими пластинами приспособления, обеспечивающего возможность изменения и фиксации угла наклона испытываемых образцов материала к поверхности столика вибратора в интервале от 0° до 90°.

Изобретение относится к способам испытания материалов. Сущность: образец сначала растягивают до максимальной заданной деформации, выдерживают при этой деформации заданное время, сжимают до исходного ненагруженного состояния, выдерживают заданное время, затем циклически деформируют с выдержкой по времени на каждой ступени деформации при растяжении и сжатии, при этом деформация на каждом цикле растяжения задается меньшей, чем на предыдущем цикле, а деформация на каждом цикле разгрузки задается большей, чем на предыдущем цикле.

Изобретение относится к строительству, в частности к определению параметров деформирования бетона в условиях циклических нагружений до уровня, не превышающего предела прочности бетона на сжатие Rb и на растяжение Rbt.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к определению механических характеристик труб, а именно к моделям, предназначенным для испытаний материалов труб малого диаметра на трещиностойкость, и может быть использовано при производстве и эксплуатации труб.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, используемой при испытаниях на усталость. Зажимное устройство содержит стягиваемые с помощью винтов опорные детали, между которыми размещен испытуемый образец и переходные детали, расположенные по обе стороны концевой части испытуемого образца и имеющие участок, выступающий за зону их контакта с опорными деталями в сторону рабочей части образца.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной.

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической отрасли промышленности и может быть использовано при проведении наземных испытаний оболочек типа тел вращения.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для определения упругих характеристик материалов при изгибе, и может быть использовано для определения зависимости модуля упругости конструкционных материалов как от температуры, так и от величины изгибающих напряжений.

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.

Изобретение относится к технике испытаний протяженных объектов с переменной по длине жесткостью. Сущность: объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний плоских образцов на изгиб. Сущность: концы образцов закрепляют на опоре, выполненной в виде замкнутой рамы с двумя подвижными распорками.

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.

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.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтедобывающего оборудования, а именно, к способу и устройству, применяемым для контроля состояния насосных штанг нефтедобывающих скважин. Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в уменьшении времени определения прочности насосных штанг нефтедобывающих скважин в полевых условиях и одновременно в повышении достоверности определения. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан способ для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин, включающий в себя этапы, на которых: определяют прочностные характеристики по меньшей мере одной насосной штанги на основании данных об оказанном давлении, полученных от блока приложения давления и данных об измеренном отклонении, полученных от блока измерения отклонения, посредством блока вычисления устройства определения прочностных характеристик; принимают решение о соответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о необходимости дополнительных измерений следующего множества насосных штанг нефтедобывающей скважины, в случае если определенные прочностные характеристики не удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности и удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о несоответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги не удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2. ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента. Устройство содержит два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов. Шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах. Устройство дополнительно содержит тензостанцию, соединенную с компьютером и тензорезисторами, установленными на удлинителях. Технический результат: возможность реализовать кинематический или мягкий режимы нагружения образца, при этом имеется возможность использования как режима поперечного изгиба образца, так и режима чистого сдвига в среднем сечении образца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх