Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях

:ЛИ ф лист йл ИЗОБРЕТЕН ЫЯ(53) УДК 620.178, .311.62 (088.8) Опубликовано 05.06.80. Бюллетень21Дата опубликования описания 15.06.80 по делам иэооретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Г. С. Писаренко и В. А, Леонец Институт проблем прочности АН Украинской ССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛАХ ПРИ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ1Изобретение относится к установкам дляисследования механических свойств материалов при воздействии на них знакопеременных циклических нагрузок, в частности к устройствам для определения декремента свободных затухающих колебаний образца.Известна установка для исследованиярассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, содержащая станину,крутильный маятник, образуемый образцомисследуемого материала с размещеннымина его концах грузами в виде дисков и нить 10для подвеса образца к станине. На станинеукреплены два рычага-захвата, в которыхустановлен исследуемый образец 11,Недостатком установки является потерямеханической энергии в момент освобождения предварительно деформируемого образца от связей (рычагов-захватов).Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для исследованиярассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, которая содержитста-нину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с раз-мещенными на его концах грузами в виде 2дисков и нитью для подвеса образца к станине, взаимодействующий с дисками возбудитель крутильных колебаний, измерительный вибропреобразователь и блок измерения параметров затухающих колебаний образца 121.Недостатком этой установки является низкая точность измерений, обусловленная конструкционным рассеянием энергии в местекрепления исследуемого образца к массивной плите.Целью изобретения является повышениеточности эксперимента,Указанная цель достигается тем, что установка снабжена двумя установленными пооси подвески подвижными в осевом направлении опорами, одна из которых размещенанад верхним, а другая - под нижним диском, индивидуальным приводом осевого перемещения каждой опоры и подключеннымк блоку измерения блоком управления, служащим для включения приводов при достижении заданной амплитуды вынужденныхкрутильных колебаний образца, а возбудителькрутильных колебаний выполнен в виде двухпитаемых от одного задающего генераторачерез усилитель мощности электромагнитов,739368 ЗО 35 ао юз 50 5 на обращенных друг к другу торцах дисков и сердечников электромагнитов выполнены. выступы, причем выступы каждого электромагнита расположены относительно выступов диска с угловым смещением, противоположным направлению углового смещения между выступами другого электромагнита и диска.Привод осевого перемещениякаждой опоры выполнены в виде установленного на электромагните соленоида, а каждая опора подпружинена к диску.Кроме того, опоры включены в замыкаемую через образец электрическую цепь, соединяющую задающий генератор с усилителем мощности.На фиг. 1 показана предлагаемая установка, общий вид; на фиг. 2 - взаимное расположение выступов на электромагнитах и сосредоточенных массах. Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях содержит станину 1, на которой укреплен электромагнит 2 с П-образным сердечником. На торцах сердечника электромагнита имеются прямоугольные выступы 3. Между обмотками 4 установлена подвижная опора 5, поджатая пружиной 6. На опоре 5 расположена обмотка 7 электромагнитного привода, Цилиндрический образец 8 изготовлен цельным с сосредоточенными массами 9 и 10 на концах и подвешен на нити 11, По оси вращения образца на сосредоточенных массах 9 и 10 имеются конические углубления 12 и 13. На верхней торцовой поверхности сосредоточенной массы 9 расположены прямоугольные выступы 14, а на внешней торцовой поверхности сосредоточенной массы 10 выполнены прямоугольные выступы 15. Со стороны подвески образца на станине 1 укреплен электромагнит 16 с П-образным сердечником, на торцовой поверхности которого имеются прямоугольные выступы 17. Выступы на электромагнитах и сосредоточенных массах выполнены с единым шагом Т. Между обмотками 18 установлена подвижная опора 19, поджатая пружиной 20 и снабженная обмоткой 21 электромагнитного привода опоры. Установка содержит также измерительный вибропреобразователь, состоящий из задающего генератора 22 и усилителя 23. Задающий генератор 22 через подвижную опору 19, образец 8, подвижную опору 5 соединен с входом усилителя 23, При этом подвижнь 1 е опоры 5 и 19 изолированы от корпуса установки с помощью изоляционных шайб 24. Выход усилителя 23 соединен с обмоткой 18 и через реостат 25 с обмоткой 4. Тензометрический датчик 26 подключен к блоку 27 измерения параметров затухающих колебаний образца, связанному с блоком 28 управления, к которому параллельно подключены обмотки электромагнитных приводов подвижных опор 5 и 19. 4Установка работает следующим образом.Образец 8, подвешенный на нити 11, фиксируется между подвижными опорами 5 и 19.Подвижные опоры входят в конические углубления 13 и 12 в образце, поджимаются пружинами 6 и 20. Управляющий сигнал с требуемой частотой поступает от задающего генератора 22 через подвижную опору 19, образец 8, подвижную опору 5 на вход усилителя 23. Входной сигнал усилителя 23 поступает на обмотки 4 и 18. Замыкание в магнитных потоков электромагнита 2 черезсосредоточенную массу 9, электромагнита 16 через сосредоточенную массу 10 приводит к возникновению одновременно в течение половины периода противоположно направленных крутящих . моментов, приложенных к сосредоточенным массам 9 и 10. Равенство по абсолютной величине этих моментов достигается регулировкой величины тока в обмотках 4 при помощи реостата 25. Образец совершает вынужденные крутильные колеы бания. При достижении требуемой амплитуды колебаний с тенэометрического датчика 26 поступает электрический сигнал в блок измерения параметров затухающих колебаний, достаточный по амплитуде для включения в блоке 28 управления питания обмоток 7 и 21. Включенные обмотки 7 и 21 поступательно перемещают подвижные опоры 5 и 19. В момент отсоединенияподвижных опор 5 и 19 разрывается цепь между задающим генератором 22 и усилителем 23. Происходит срыв колебаний. Затухающий колебательный процесс регистрируется в блоке измерения параметров затухающих колебаний, например, путем фиксирования на движущуюся фотопленку при помощи отклонения светового луча в шлейфовом осциллографе, в котором угол поворота зеркала шлейфа пропорционален амплитуде деформации образца. По величине декремента затухающего процесса определяют по известной формуле величину рассеяния энергии в материале образца,Повышение точности. эксперимента на установке достигается благодаря исключению такого источника конструкционных потерь, как крепление к массивной плите в известных установках. В предлагаемой установке при испытаниях в момент измерения образец свободно подвешен на нити, и поэтомуустановка позволяет более точно определять диссипативные характеристики материалов, из которых изготовлены образцы. Точность измерения рассеяния энергии в материале повышается также благодаря тому, что срыв колебаний, т.е. выключение генератора, происходит синхронно с отсоединением опор от образца, Это обеспечивается тем, что вывод задающего генератора включен последовательно с подвижными опорами и образцом.5Предлагаемая установка позволяет получить точные величины рассеяной энергии в исследуемых материалах при циклических деформациях для различных целей, например для исследования масштабного эффекта.Формула изобретения1. Установка для исследования рассеяния энергии в материалах при крутильных колебаниях, содержащая станину, крутильный маятник, образуемый образцом исследуемого материала с размещенными на его концах грузами в виде дисков и нитью для подвеса образца к станине, взаимодействующий с дисками возбудитель крутильных колебаний, измерительный вибропреобразователь и блок измерения параметров затухающих колебаний образца, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности эксперимента, она снабжена двумя установленными по оси подвески подвижными в осевом направлении опорами, одна из которых размещена над верхним, а другая - над нижним диском, индивидуальным приводом осевого перемещения каждой опоры и подключенным к блоку измерения блоком управления, служащим для включения приводов при дости 6женин заданной амплитуды вынужденныхкрутильных колебаний образца, а возбудитель крутильных колебаний выполнен в видедвух питаемых от одного задающего генератора через усилитель мощности электромагнитов, на обращенных друг к другу тор 5 цах дисков и сердечников электромагнитоввыполнены выступы, причем выступы каждого электромагнита расположены относительно выступов диска с угловым смещением,противоположным направлению угловогозосмещения между выступами другого электромагнита и диска,2. Установка по п, 1, отличающаяся тем,что привод осевого перемещения каждойопоры выполнен в виде установленного наэлектромагните соленоида, а каждая опора1 з подпружинена к диску.3. Установка по пп, 1 и 2, отличающаясятем, что опоры включены в замыкаемуючерез образец электрическую цепь, соединяющую задающий генератор с усилителем мощности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Писаренко Г. С., Яковлев А. П. и Матвеев В. В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов, Киев, Наукова2 думка, 197, с. 66.2. Там же, с, 82 - 84(прототип),739368 Рис 2 Составитель В. ШехтерТехред К. Шуфрич Корректор М, Демчик Тираж 1019 Подписное Редактор Т. РожковаЗаказ 2914/37 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф