Установка для исследования кинетики усталостных трещин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 83 А 159 5 601 ЙЗ/32 НИЕ ИЗОБРЕТ ПИС И ВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКО У СР Ордын окоча лост 1981 АНИ татель- вышегового сти наГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТСССР(46) 07 10.90. Бюл. М 3771) Институт проблем прочности АН(56) Кузьменко В.А., Матохнюк Л.Е.,ский В,С. Автоматизированная высстотная испытательная установкисследования кинетики развития устных трещин. - Проблемы прочностиМ 6, с. 124 - 126.(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВКИНЕТИКИ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИ(57) Изобретение относится к испыной технике. Цель изобретения - поние точности при определении поразначения коэффициента интенсивно пряжений путем обеспечения плавного снижения уровня циклической нагрузки и уменьшения влияния нагревания образца на результаты испытаний. Установка содержит колебательную систему с возбудителем 1 колебаний образца 5, систему автоматической настройки частоты с датчиком 6, фазовращателем 7, управляемым усилителем 8, полосовым фильтром 9 и усилителем 10 и систему задания режимов нагружения с переключателем 19 режимов работы с четырьмя входами 1 - 1 Ч и двумя выходами. При положениях входови И переключателя 19 испытания проводят со стабильным и ступенчато снижающимся уровнями нагрузки, при положении входов 11 и 1 Ч - с плавно снижающимся коэффициентом интенсивности напряжений. 3 ил,10 15 20 30 35 40 Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для исследования прочностных свойств материалов, и может быть использовано для уста-лостных испытаний образцов материалов и элементов конструкций с развивающимися дефектами типа трещин.Цель изобретения - повышение точности при определении порогового значения коэффициента интенсивности напряжений путем обеспечения плавного снижения уровня циклической нагрузки и уменьшения влияния нагревания образца на результаты испытаний.На фиг.1 изображена блок-схема уста новки; на фиг,2 - график зависимости изменения коэффициента интенсивности напряжений от относительной длины трещины на различных режимах испытаний; на фиг.З - график напряжений, пропорциональных величинам смещения берегов трещины и циклической нагрузки.Установка. содержит колебательную систему, выполненную в виде возбудителя 1 колебаний, установленного на нем динамо- метра 2 с тензорезистором 3 и настроечных масс 4 с захватами для крепления образца5, систему автоматической настройки частоты колебаний, состоящую из последовательно соединенных датчика 6 частоты колебаний, фазовращателя 7, управляемого усилителя 8, полосового фильтра 9 и усилителя 10 мощности. Система задания режимов нагружения включает последовательно соединенные частотомер 11, вход которого подключен к выходу датчика 6 частоты, коммутирующее устройство 12, логическое устройство 13, схему 14 сравнения, выход которой соединен с входом управляемого усилителя 8, и детектор 15, вход которого подключен к тенэорезистору 3, Для записи параметров испытаний предназначен регистрирующий прибор 16, соединенный с выходами логического устройства 13 и детектора 15,Установка снабжена датчиком 17 смещения берегов трещины, вторым детектором 18, вход которого подключен к датчику 17 смещения берегов трещины, а выход - к регистрирующему прибору 16, и переключателем 19 режимов работы с четырьмя входами- Ч и двумя выходами. Первый вход переключателя 19 соединен с выходом логического устройства 13, второй и третий входы - , с выходом первого детектора 15, а четвертый - с выходом второго детектора 18. Первый и второй выходы переключателя 19 подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам схемы 14 сравнения. Установка работает следующим образом.Образец 5 с настроечными массами 4 закрепляют в захватах установки, При включении источников питания не показаны) возникают автоколебания колебательной системы установки, соответствуюшие третьей форме продольных резонансных колебаний. Эти автоколебания поддерживаются системой автоматической настройки частоты колебаний, образующей систему положительной обратной связи, для чего перед началом испытаний фазовращателем 7 подбирают фазу поступающего на вход возбудителя 1 колебаний напряжения, Управляемый усилитель 8 имеет характеристику,соответствующую примерно обратно пропорциональной зависимости управляемого напряжения от коэффициента усиления. Управляемое напряжение, вырабатываемое схемой 14 сравнения, пропорционально разности ее входных напряжений.Установка может быть использована для нагружения образца 5 при различныхрежимах. В положенияхипереключателя 19 режимов работы испытания проводятся на режимах А и Б (фиг.2), определяемыхсоответственно стабильным и ступенчато снижающимся уровнями циклической нагрузки, которые задаются программно с помощью коммутирующего устройства 12 и логического устройства 13, а в положенияхпереключателяи Ч достигается плавное снижение коэффициента интенсивности напряжений в соответствии с режимом ВВ режиме плавного снижения коэффициента интенсивности напряжений (фиг.2,кривая В) переключатель 19 переводится в положенияи И. В этом режиме входными напряжениями схемы 14 сравнения являются напряжения ОД и Ор, пропорциональныесоответственно величинам смещения берегов трещины и циклической нагрузки.Работа установки поясняется с помощью графиков, приведенных на фиг.З. Вначале испытаний при длине трещины 0,18 разность входных напряженийОД - Ор = ЬОндъ при длине трещины 0,19 - ОД - Ор = ДО 1 и т,д. Таким образом, в процессе роста трещины разность входных напряжений плавно возрастает, хотя оба напряжения уменьшаются. Эта возрастающая разность напряжений после схемы 14 сравнения воздействует на управляемый усилитель 8 и пропорционально снижает величину циклической нагрузки, достигающей пороговой величины Р 2- Рпр, при которой рост трещины не обнаруживается. По этим данным и измеренйой длине трещины, соот1597683 гф ветствующей нагрузке Рпор, определяется пороговое значение коэффициента интенсивности напряженийЛ%ь="ЯПЬ р У( - Б-) где Ь и О - ширина и толщина образца 5 соответственно;.запор пороговая длина усталостной трещины;У ( Ь )- корректирующая функция,2 порВ режимах плавно возрастающего или стабилизированного коэффициента интенсивности напряжений (фиг.2, кривые А и Б соответственно) переключатель 19 переводится в положенияи . При этих режимах коммутирующее устройство 12 и логическое устройство 13 в соответствии с задаваемой программой вырабатывают стабильное или ступенчато убывающее опорные напряжения Ооп Входными напряжениями схемы 14 сравнения являются Ооп и Ор и она отрабатывает такую величину циклической нагрузки, при которой напряжение Ор мало отличается от Ооп, т.е. опорным напряжением задается величина циклической нагрузки.Таким образом, при стабильном опорном напряжении коэффициент интенсивности напряжений при развитии трещины плавно возрастает, а при ступенчатом уменьшении нагрузки - существенно стабилизируется,Установка позволяет повысить точность определения порогового значения коэффициента интенсивности напряжений. Формула изоб ретения Установка для исследования кинетикиусталостных трещин, содержащая колебательную систему, выполненную в виде возбудителя колебаний, установленного на нем динамометра с тенэорезистором, и настроечных масс с захватами для крепления об разца, систему автоматической настройкичастоты колебаний, состоящую из последовательно соединенных датчика частоты колебаний, фазовращателя, управляемого усилителя, полосового фильтра и усилителя 10 мощности, систему задания режимов нагружения, включающую последовательно соединенные частотомер, вход которого подключен к выходу датчика частоты, коммутирующее и логическое устройства, схему 15 сравнения, выход которой соединен с входом управляемого усилителя, и первый детектор, вход которого подключен к тензорезистору, и регистрирующий прибор, соединенный с выходами логического уст ройства и детектора, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точности при определении порогового значения коэффициента интенсивности напряжений путем обеспечения плавного снижения уровня 25 циклической нагрузки и уменьшения влияния нагревания образца на результаты испытаний, она снабжена датчиком смещения берегов трещины, вторым детектором, вход которого подключен к датчику смещения бе регов трещины, а выход - к регистрирующему прибору, и переключателем режимов работы с четырьмя входами и двумя выходами, первый вход которого соединен с выходом логического устройства, второй и 35 третий входы - с выходом первого детектора, а четвертый - с выходом второго детек-.тора, а первый и второй выходы переключателя подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему 40 входам схемы сравнения.1597683 УЮ фг е Составитель В. ПлешаковТехред М.Моргентал Корректор С. Шекма едактор А ндор Производственно-издательский ко нэтент", г. Ужгород, ул,Гагарина,Заказ 3047 Тираж 499 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5