Устройство для определения рассеяния энергии в материале при циклическом нагружении

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 а 1283 4 С 01 ИЗ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 13Ъщ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С,И, Оржекаускас, А.В, Гудялис, К.М, Рагульскис и Г.Э. Римша (53) 620.178.311.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 308338, кл. С 01 М 11/16, 1970.Авторское свидетельство СССР Р 1187004, кл. С 01 М 3/32, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ(57) Изобретение относится к механическим испытаниям материалов. Целью изобретения является определение коэффициента поглощения энергии в материале при циклическом нагружении. Схема устройства реализует определение этого коэффициента по отношению энергии, рассеянной за цикл нагружения, к энергии упругой деформации образца 3 за полуцикл, Эти энергииэпределяются с помощью двухканального аналогового вычислительного блока 7, каждый канал которого содержит последовательно соединенные умножитель 8 (9) и интегратор 11 (12).Один вход каждого умножителя подключен к измерителю 4 скорости деформации. Второй вход умножителя каналаподключен к измерителю 5 усилия черезуправляемый ключ 10, а умножителядругого канала - непосредственно.Вычисление коэффициента поглощенияпроизводится цифровым вычислительным блоком 15, к которому через АЦП13, 14 подключены интеграторы 11,12,Устройство содержит блок 17 управления, вырабатывающий импульсы, управляющие ключом 10, интеграторами 11,12 и АЦП 13, 14. 3 ил.128Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а именнок устройствам для определения рассеяния энергии в материалах при циклическом нагружении.Целью изобретения является определение коэффициента поглощения энергии,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - временныедиаграммы его работьц на фиг, 3петля гистерезиса в координатах усилие - деформация.Устройство содержит подвижный 1и неподвижный 2 захваты, в которыхзакреплен образец 3 испытуемого материала, измеритель 4 скорости деформации и измеритель 5 усилия, черезкоторый захват 1 связан с механизмом6 для циклического нагружения образца 3. К выходам измерителей 4 и 5скорости деформации и усилия подключен двухканальный аналоговый вычислительный блок 7, каждый канал которого включает последовательно соединенные умножитель 8(9), один входкоторого подключен к выходу измерителя 5 усилия (причем умножительодного канала подключен через управляемый ключ 10), а другой вход подключен к выходу измерителя 4 скорости деформации, и интегратор 11(12),имеющий управляющий вход. Устройствосодержит два аналого-цифровых преобразователя 13,14 (АЦП), цифровой вычислительный блок 15 и индикатор 16.Выходы интеграторов 11, 12 соответственно подключены к входам АЦП 13,14, а выходы последних - к входамцифрового вычислительного блока 15.Индикатор 16, своим входом подключенный к выходу блока 15, служит длявизуализации результатов вычислений.Для управления работой устройстваоно снабжено блоком 17 управления,включающим последовательно соединенные формирователь 18 прямоугольныхимпульсов, подключенный к выходу измерителя 5 усилия, формирователь 19импульсов по переднему фронту, выход которого подключен к управляющимвходам АЦП 13, 14, и формирователь 20импульсов по заднему фронту, выходомподключенный к управляющим входаминтеграторов 11,12. Блок 17 управления также содержит второй формирователь 21 прямоугольных импульсов,вход которого подключен к выходу из 36012мерителя 4 скорости деформации, илогический элемент И 22, своими входами подключенный к выходам формирователя 18 и 21 прямоугольных импуль сов, а выходом - к управляющему входу ключа 10.Устройство работает следующимобразом.При действии нагрузки, создаваемой механизмом 6, образец 3 циклически деформируется и его подвижныйконец совершает периодические колебания. Скорость деформирования, а также прилагаемое усилие регистрируютсяизмерителями 4 и 5 и на их выходахобразуются соответствующие электрические сигналы.Коэффициентпоглощения энергии определяется как отношение энергии, рассеянной эа цикл нагружения,к потенциальной энергии упругой деформации за полуцикл. Определениевеличин этих энергий осуществляется 25при помощи умножителей 8 и 9 и интеграторов 11 и 12. Поступившие навходы умножителей 8 и 9 сигналыпропорциональные усилию Р(г.) и скорости деформации ЙЗЙТ, перемножаются и результирующие сигналы поступают на соответствующие входыинтеграторов 11 и 12. В результатеинтегрирования по времени, т.е.йй 8Э, = Р(с) - -- йс (1.=1,2), (1)она выходе интегратора 12 образуетсясигнал, пропорциональный рассеяннойэнергии Р эа цикл, а на выходе интегратора 11 образуется сигнал, прощ порциональный рассеянной энергии Рза определенный промежуток цикла.Этот промежуток определяется по взаимному изменению сигналов, пропорциональных усилию Р и деформации 5 8(й) (фиг.2). В этот момент, когданачинается уменьшение максимальнойвеличины 3(г.) (фиг.2), оба сигнала0 и У формируемые соответственноформирователями 18 и 21 импульсов, 50 принимают единичный уровень и поступают на входы логического элемента И 22, в котором вырабатываетсяуправляющий сигнал 0, открывающийключ 10, и сигнал, пропорциональный 55 РИ), подается через умножитель 8на входы интегратора 11. Интегрирование осуществляется до тех пор, пока переменная составляющая усилияР не становится равна нулю. В этотВ тот момент, когда заканчивается преобразование сигналов в цифровую форму, АЦП 13 и 14 выдают управляющий импульс для пуска вычислительного блока 15, в котором происходит вычисление потенциальной энергии упругой деформации за полуцикл и вычисление коэффициента поглощения энергии. Потенциальная энергия определяется как площадь треугольника ОВР, которая равна сумме площадей фигур ОВС и СВР,т.е. 40 гсвг + 8 овсТак как 5 в, = 0,25 Яв, то коэффициент (1 вычисляется по выражению Вдвсп ь Яв + Оф 258 двО(2) Вычисление этого выражения по поступившим сигналам с выходов АЦП 13 и 14 осуществляется в вычислительном блоке 15,Полученный результат визуализируется цифровым индикатором 16.При постоянно закрытом ключе 10 на индикаторе визуализируется значение рассеянной энергии за один цикл.Таким образом, изобретение позволяет определять коэффициент поглоще 55 момент управляющий сигнал на выходе элемента И 22 становится равным нулю и ключ 10 закрывается. Таким образом, на выходе интегратора 11 обра.зуется сигнал, пропорциональный площади СВР (Фиг,3).Подсчет числа циклов ведется по изменению переменной составляюшей усилия Р. В конце каждого цикла формирователем 19 импульсов выраба тывается короткий импульс (Фиг.2) 06 для пуска АЦП 13 и 14, Они преобразуют полученные аналоговые сигналы на выходах интеграторов 11 и 12 в цифровую форму. Так как длитель ность импульса Б синхронизирована с длительностью такта преобразования, то по заднему фронту импульса на выходе формирователя 19 импульсов по переднему фронту вырабатывается .20 другой короткий импульс Б формирователем 20 импульсов по заднему фронту, Этот импульс поступает на управляющие входы интеграторов 11 и 12 и переводит их в исходное состояние, а с 1окончанием импульса начинается следующий цикл. ния энергии с высокой точностью, не зависящей от скорости деформирования и формы петли гистерезпса, так как интегрирование по контуру этой петли осуществляется в аналоговой форме, а операции по вычислению коэффициента поглощения выполняются параллельно в цифровоч Форме, что с одной стороны повышает точность вычисленьпЗ, а с другой - не предъявляет высоких требований к быстродействию вычислительного блока.Формула и з о б р е т е н и яУстройство для определения рассеяния энергии в материале при циклическом нагружении, содержащее механизм для циклического нагружения образцаиспытуемого материала, измерители скорости деформации и усилия, двухканальный аналоговый вычислительный блок, каждый канал которого последовательно соединенные умножитель, входы которого соединены с выходами измерителей скорости деформации и усилия, и интегратор, блок управления, включающий Формирователь прямоугольных импульсов, подключенный к выходу измерителя усилия, элемент И, один из входов которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, и подключенный к выходу элемента И управляющим входом управляемый ключ, через который один канал аналогового вычислительного блока соединен с выходом измерителя усилия, и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью определе. ния коэффициента поглощения, оно снабжено двумя АЦП и цифровым вычислительным блоком, к входам которого через АЦП подключены выходы интегрального аналогового вычислительного блока, каждый из которых имеет управляющий вход, а к выходу - индикатор, а блок управления содержит второй формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу измерителя скорости деформации, а выход - к второму входу элемента И, и последовательно соединенные формирователь импульсов по переднему фронту, подключенный входом к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, а выходом - к управляющим входам АЦП, и формирователь импульсов по заднему, фронту, выход которого подключен к управляющим входам интеграторов.1283601 фи Составитель В. 11 астушиРедактор М. Келемеш Техред Л.Сердюкова ектор А. Тяск 29/39 Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитетапо делам иэобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб дписное аэ 4 род, ул, Проектная, 4 водственно-полиграфическое предприят