Машина для испытания материалов на усталость при чистом изгибе

БРЕТЕНИ К АВТ ИДЕТЕЛЬСТВ К 26Воробейченок ра Машины для М., Машги ть о СС970 ельс /34,(и(54) (57) 1,МАШИ ТЕРИАЛОВ НА УСТ ИЗГИБЕ, содержа мических переме занный с ним ры ИСПЫПРИбудишарнтано АНИЯ МАИСТОМель динрно свяленные НА ДЛЯ АЛОСТЬ шая во шений, чаг, у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ(56) 1, Серенсен С.Виспытаний на усталос1957, с,284,с,2002. Авторское свид363893, кл, С 01 Нрототип). с возможностью поворота в плоскости изгиба захваты для крепления образца, две тяги, один конец каждой из которых шарнирно связан с захватом, а другой - с рычагом, и механизм статического нагружения, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью расширения диапазона создавае" мых нагрузок и перемещенийрычаг выполнен угловым и закреплен на зксцентриковой оси, а механизм статического нагружения выполнен в виде привода поворота эксцентриковой оси.2, Машина по п, 1, о т л и ч а ю" ш а я с я тем, что на угловом рычаге на различном расстоянии бт оси его качания установлены оси для присоединения к ним шатуна возбудителя динамических перемещений.Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к машинам для испытаний на усталость при чистом изгибеполимерных материалов.Известна машина для испытанияматериалов на усталость при чистомиэ,гибе, содержащая возбудитель динамических перемещений, установленныена эксцентриковых осях захваты длякрепления образца, две тяги, одинконец каждой из которых жестко соединен с осью, а другой шарнирно связанс возбудителем динамических перемещений 11,Недостатком этой машины является 15невозможность проведения испытанийпри асимметричном цикле нагружения.Наиболее близкой к изобретениюпо технической. сущности является машина для испытаний материалов на усталость. при чистом изгибе, содержащая возбудитель динамических перемещений, шарнирно связанный с ним рычаг, установленные с возможностьюповорота в плоскости изгиба захваты для крепления. образца, две тяги,один конец каждой из которых шарнирно связан с захватом, а другой -с рычагом, и механизм статическогонагружения. Механизм статическогонагружения выполнен в виде винтовогоЗоустройства линейного перемещения осиповорота рычага 13Недостатком этой машины является то, что возможности исследования полимерных материалов в широком диапазоне прочностных характеристик ограничены, Характеристикипрочности полимерных материалов отличаются в 20-50 раэ, а деформативность - в 50-150 раз, В таком же диапазоне должны меняться усилия и перемещения, создаваемые машиной, еслииспытания проводятся на одИнаковыхпо размерам образцах. Ограничение диапазона создаваемых нагрузок и перемешения обусловлены кинематикоймашины, Рычаг воспринимает перемещение от возбудителя и передает егозахватам образца через тяги, при этомсоотношение между плечами приложения выбираются в зависимости оттребуемых усилий и деформаций, Еслиплечи равны, то статическая составляющая не может быть образована,Таким образом, при такой кинематической схеме величины статической идинамической нагрузки взаимосвязаны. Цель изобретения - повышение диапазона создаваемых нагрузок и перемещений,Поставленная цель достигается тем,что в машине для испытаний материалов на усталость при чистом изги,бе, содержащей возбудитель динами ческих возбуждений, шарнирно связанный с ним рычаг, установленные с возможностью поворота в плоскости изгиба захваты для крепления образца, две тяги, один конец каждой из которых шарнирно связан с захватом, а другой - с рычагом, и механизм статического нагружения, рычаг выполнен угловым и закреплен на эксцентриковой оси, а механизм статического нагружения выполнен в виде привода поворота эксдентриковой оси.Кроме того, на угловом рычагена различном расстоянии.от оси его качания могут быть установлены оси для присоединения к ним шатуна возбудителя динамических перемещений.На фиг. 1 изображена схема предла гаемой машины; на фиг. 2 - кинематическая схема передачи усилий и перемещений посредством рычага в известной машине; на фиг. 3 - график зависимостей перемещений и усилий от Соотношения плеч рычага в.известной машине;на фиг. 4 - схема передачи усилий и перемещений в предлагаемой машине.Машина для испытания материалов на усталость при чистом изгибе содержит электродвигатель 1, кинематически связанный с возбудителем 2 динамических перемещений, шарнирно связанный с ним и закрепленный на эксцентриковой оси 3 угловой рычаг 4, установленные с воэможностью поворота в плоскости изгиба захваты 5 и б для крепления образца 7 с упруги. ми силоизмерителями 8, две тяги 9 и 10, один конец каждой иэ которых шарнирно связан с захватом 5 или б, а другой - с рычагом 4, и механизм статического нагружения, выполненный в виде привода 11 поворота эксцентриковой оси 3. Для снижения осевых нагрузок в образце 7 при его деформировании служат рессоры 12. На плече углового рычага 4 установлены оси 13 присоединения к ним шатуна 14 возбудителя 2 динамических перемещений.Машина работает следующим образом.Возбудитель 3 динамических перемещений сообшает колебательное движение угловому рычагу 4 посредством шатуна 14. При этом тяги 9 и 10, установленные на другом плече рычага 4, деформируют образец 7 и упругие силоизмерители 8. Статическая нагрузка создается путем поворота эксцентриковой оси 3 с помощью привода 11.При необходимости изменения соотношения между предельными деформациями (например, при переходе к испытаниям материалов с другими механическнмн характеристиками) нэменям соотношение плеч рычага 4.На кинегятнческой схеме известной машины (фиг. 2) обозначено: А и Р - амплитуды перемещений и усилий, которые рычаг 1 сообшает механизму нагружения образца; Л- статическое перемещение оси качания 1; Й - статическое перемещение рычага 1, которое передается .:еханизму нагружения образца; Й и 1. - плечи приложения усилий.на фиг. 3 приведены графики зависимости А,( (сплошные кривые 1-б) иЬфиг. 3, пунктирные кривые 1 -5) от соотношения Й/Х,( . Значения перемещений даныпо отношению к максимальным величинам Аи Ьс,допускаемым конструкцией машййы.Коэффициент асимметрии цикла составляет г=0,8 (кривые 1 и 1 );г=0,4 (кривые 2 и 2 );г=О (кривые З.и 3 ); г=-0,4(фиг,З,кривые 4 и 4);г=-0,8 (фиг.З,кривые 5 и 5) и г= -1(фиг,З, кривые 6).Максимальные напряжения выбраны одинаковыми для всех .г такими, чтобы А+А не превышала 70 от допустимого значения ( Ь+ +А)о. На, фиг. 3 приведена кривая 7 завйсимости максимального усилия Р ;ц, которое может быть передано на механизм нагружения образца от величины Й/ , Значение Р ж,дано по оч" ношению к максимальному усилию, развиваемому возбудителем. Из кривой 7 следует, что при испытаниях высоко прочных материалов следует выбирать отношение 1/ до 1-1,5, а при испытании ниэкопрочных - увеличить это отношение до необходимого значения,Однако в связи с ограничениями А 4 А,(я,сп(и 16 Ь, рмеются диапазоныеазначейий /В в которых не может быть обеспечейо воспроизведение заДанных режимов работы; на фиг3 эти диапазоны обозначены через 1 и П, Указанные ограничения зависят. от конструхтивных особенностей машины свойств испытуемых материалов и от. геометрии образцов.Имеются также ограничения силово го характера, заключающиеся в том, что при больших значениях отношения Е/2 возрастает усилие Р на одном из наиболее ответственных узлов - 5 возбудителе динамических перемеще,ний. Кроме того, при больших значейиях Й/ Йперемещения Адолжны быть весьма малыми ( А/А,р 0,02- 02), что:, во-первых, создает за труднение в регулировании режима нагружения и, во-вторых,увеличивает влияние различного рода зазоров в подвижных соединениях возбудителя и рычага на кривую мгновенных значе ний напряжений в образце и на силоиз мерительную систему.На фиг, 4 изображена кинемати- ческая схема передачи усилия от возбудителя к образцу в предлагаемой машине. Эта конструкция позволяет, создавать статическую деформациюЛ которая почти полностью передается захватом образца прн любых отношениях 2/1 , т,е. Ь=Ь. Поэтому диа паэон значений / , который имеет ограничения в прототипе в связи с трудностями создания статическойсоставляющей нагрузки при 2/2 =05-1,5 расширяется, что расширяет такжеи возможности машины. Этому способствует и возможность приложения усилия Р в различных точках Ои Орычага 2 (фиг.4) для сог ласования характеристик возбудителя с характеристиками испытуемого ма териала,Таким образом, предлагаемая машина позволяет расширить диапазон испытуеьых материалов, различающихся по механическим свойствам, а также 40 проводить циклические испытания с любой асимметрией цикла на образцах одинаковых размеров как из материалов с высокой деформативностью и низкой поочностью (полиэфирные, 45 эйоксидные и др. смолы), так и армированных материалов с высокой прочностью и малой деформативностью (стекло-, угле-, боропластики и др) г