Установка для механических испытаний материалов по заданной программе

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -76 (21) 2393425/2501 М 3/08 01 й 3/18 арствениыи комитеСССРелам изобретений суд иковано 230980, Бюллетень 119 и открыти УДК 620. 172. .251.22(088.8) ата опубликования описания 25. 09. 80(71) Заявител Институт проблем прочности АН Украинской СС) УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛО ПО ЗАДАННОЙ ПРОГРАММЕ чиками прогрмутато - с реэ к инфор а выходы обработ Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкамдля механических испытаний материалов по заданной программе,Известна установка для исследования ползучести материалов по заданной программе в реакторе, содержащая тяги, у которых отношениеих длины к площади поперечного сечения соизмеримо с аналогичным отношением для образца, захваты для крепления образца, расположенные на тягах, исполнительный привод, включающий редуктор и коробку скоростей,датчик усилия, датчик положения исполнительного привода, блок управления, свяванные с ним блок обработки информации, выход которого сое 1 инен с исполнительным приводом,коммутатор, блок вывода информации, 20соединенный с датчиком усилия и датчиком положения исполнительногопривода, задатчик программы деформации; задатчик программы нагружения с установкой задания, схемы срав нения деформаций и усилий, первыевыходы которых связаны, соответственно, с датчиком положения исполнительного привода и с датчиком усилия,вторые входы - с одноименными задат маиии 1.Недостатком указанной установки является низкая точность выполнения заданной программы нагружения или деформации образца при изменяющихся внешних условиях испытаний, так как при недостаточной жесткости тяг деформация образца меньше перемещения исполнительного привода на величину силовой деформации тйг, из-за чего фактическая скорость деформации образца может быть меньше заданной в несколько раэ. При изменяющихся внешних условиях испытаний деформации тяг (например, температурные) несинхронны, из-за чего фактическая скорость деформации образца может на несколько порядков отличаться от заданной.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для механических испытаний материалов по заданной прОграмме, содержащая тяги, захваты для крепления образца, расположенные на тягах, датчики деформации и нагрузки, исполнительный привод, блок управления, связанный с ним блок обработки информарции, выход которого соединен сисполнительным приводом, коммутатор, включающий в себя измерителисигналов ошибки деформации и нагрузки, блок вывода информации,.соединенный с датчиками деформациии нагрузки, эадатчики программ деформации и нагрузки, эадатчикипрограмм деформации и нагрузки с установкой задания, элементы суммирования деформаций и нагрузокпервые входы которых связаны с од Оноименными задатчиками, программ,а вторые входы - с одноименными задатчиками программ с установкойзадания, схемы сравнения деформацийи нагрузок, первые входы которых 15связаны с одноименными датчиками,вторые входы - с одноименными элементами суммирования, а выходы - с одноименными измерителями сигналов ошибок и, через коммутатор - с блоком 2 Ообработки информации (2 .Недостатком указанной установкиявляется невысокая точность выполнения заданной программы испытанийпри изменяющихся внешних условиях.При испытании в реакторе Фактическая траектория движения захватов образца является лищь ступенчатымприближением к заданной,Цель изобретения - повышениеточности испытаний при изменяющихсявнешних условиях.Указанная цель достигается тем,что установка снабжена Функциональными преобразователями входных сигналов, связанными с эадатчиками35программ, и связанными с блоком управления вторым коммутатором идополнительным блоком обработки информации, вход которого связан спервым коммутатором, а выход через 40второй коммутатор - с Функциональными преобразователями входных сигналов.На чертеже приведена схема установки.Установка содержит силопередающие тяги 1 и 2, на которых расположены захваты 3 и 4 для крепленияиспытываемого образца 5 материала,с которым связаны датчик б деформации образца и датчик 7 приложеннойк образцу нагрузки, исполнительный привод 8 для нагружения или деформацииобразца 5,а также блок 9 управления,обеспечивающий согласованную работувсех элементов установки, блок 10 об- Ыработки информации для управления ис.полнителъным приводом 8, коммутатор 11, связанный с блоком 10 обработки информации 11, блок 12 выводаинформации, соединенный с датчика- рми б, 7 и включающий в себя измерители 13, 14 сигналов ошибки нагрузки и деформации.Установка содержит также эадатчики 15, 16 программ нагрузки и дефор мации для ввода, запоминания и выдачипрограмм испытаний, а также Задатчики 17, 18 программ с установкойзадания нагрузки и деформации иэлементы 19, 20 суммирования нагрузок и деформации для корректировкипрограмм. С элементами 19, 20 сум-мирования с одной стороны, и с датчиками б и 7, с другой, связаны схемы 21, 22 сравнения нагрузок и деформаций, выходы которых соединены содноименными измерителями 13, 14сигналов ошибки и с коммутатором 11.Задатчики 15, 16 программ включаютв себя Функциональные преобразователи23, 24 входных сигналов, связанныечерез второй коммутатор 25 с выходомдополнительного блока 2 б обработкиинформации, соединенного с выходомпервого коммутатора 11. Функциональные преобразователи 23 и 24 и блок 26обработки информации могут быть выполнены, например в виде интеграторов. Схема 21 сравнения нагрузок,коммутатор 11, блок 10 обработки инФормации, исполнительный привод 8и связанный с ним через тяги 1, 2 и образец 5 датчик 7 нагрузки образуютконтур автоматического регулирования,нагрузки, управляемый сигналом задатчика 15 программы нагрузки. Схема 22сравнения деформаций, коммутатор 11,блок 10 обработки информации, исполнительный привод 8 и связанный с нимчерез тяги 1, 2 и образец 5 датчикб деформации образуют контур автоматического регулирования деформации,управляемый сигналом задатчика 16программы деформации,Установка работает следующим образом.Пусть, например, проводят длительные испытания на растяжение спостоянной скоростью деформации вполе реакторного облучения, с периодическими остановками реакторабеэ изменения текущего (накопленногок моменту остановки) нагружения образца. В установку, расположеннуювне пределов реакторного облучения,помещают образец. Приводят в исходное состояние измерительные и нагружающие системы установки, включаютконтур регулирования нагрузки и помещают установку в канал реактора.Поддерживая нулевой уровень входногосигнала, контур регулирования нагрузки обеспечивает перемещение исполнительного привода 8,компенсирующее тепловую деформацию образца и тяг. Послевыхода установки на режим испытанийкорректируют до нуля сигнал ошибкидеформации задатчиком 18 до нулевыхпоказаний измерителя 14, включаетдвухконтурный режим деформации изапускают программу деФормации. Изменяющийся сигнал ошибки деформациипосле обработки блоками 26 и 23 воздействует на вход контура регулиро 765696вания нагрузки, нагружая образец 5, что сопровождается его деформацией, фиксируемой датчиком 6. Некоторое время спустя устанавливается и в дальнейшем поддерживается средняя скорость деформации, соответствующая скорости, заданной программой. Заданная скорость устанавливается быстрее, если в задатчик 15 программы нагрузки предварительно вводят ожидаемую (ориентировочную) скорость изменения нагрузки образца, полученную, например путем на основе априорных данных об испытуемом материале и параметрах заданной программы. На участке испытаний с малыми значениями производной по управляемому параметру (например, когда производная усилия по деформации станет меньше отношения порога чувствительности датчика нагрузки к порогу чувст вительности датчика деформации) переходят на режим с включенным контуром деформации, для чего корректируют сигнал ошибки деформации, отключают контур регулирования нагрузки и включают контур регулирования деформации. На последующих участках испытаний, в зависимости от абсолютной величины производной по управляемому параметру, возможны дальнейшие переходы от одноконтурной схемы работы установки к двухконтурной и обратно:-одноконтурные режимы - с включенным контуром регулирования нагрузки (схема 21 сравнения через коммутатор 11 соединена с блоком 10) и с включенным контуром регулирования деформации (схема 22 сравнения через коммутатор 11 соединена с блоком 10);-двухконтурные режимы - двухконтурный режим нагружения (задана программа нагружения, включен контур регулирования деформации, схема 21 срав нения нагрузок через коммутатор 11, блок 26 обработки информации и коммутатор 25 соединены с функциональным преобразователем 24 задатчика 16 программы, выдающего сигнал вспомогательной программы деФормации) и двухконтурный режим деформации (задана программа деформации, включен контур регулирования нагрузки, схема 22 сравнения деформаций через коммутатор 11; блок 26 обработки информации и коммутатор 25 соединены с функциональным преобразователем 23 задатчика 15 программы, выдающего сигнал вспомогательной программы натружения).Переключение режимов производится автоматически, с помощью блока 9 управления или вручную. Переход с режима на режим выполняется в зависимости от заданной программы испытаний и поведения образца 5 в ходе испытаний, Перед переходом от контура регулирования нагрузки к контуру регулирования деформации или обратнО,по измерителям 13 или 14 сигналаошибки с помощью ссн.тветствующегозадатчика 17 или 18 программы с установкой задания корректируют, например до нуля сигнал ошибки включаемого контура регулирования. Дляначала испытаний в установку помещают образец 5, и при участии блока9 управления приводят в исходноесостояние элементы установки, например устанавливают в нулевые положения задатчики 15-18 программ идатчики 6 и 7, вводят заданную программу испытаний, после чего включают требуемый режим испытаний.15 При временных остановках реактора (или преднамеренных измененияхвнешних условий испытаний) корректируют до нуля сигнал ошибки нагружения, приостанавливают заданную прог О рамму испытаний и включают контуррегулирования нагружения. для гродолжения испытаний корректируют (прйнеобходимости)соответствующий сигналошибки, включают одну иэ схем работы установки и запускают далее заданную программу испытаний.При испытаниях металлов на полэучесть или длительную прочность наосновных участках испытаний (припостоянстве заданной нагрузки) производная деформации по нагрузкемаксимальна, поэтому установка работает по двухконтурной схеме нагружения.. Таким образом, при механическихиспытаниях материалов по заданнойпрограмме деформации (или нагрузки)на участках диаграммы "нагрузкадеформация" с наибольшими значениями производной по деформации (нагруэ ке) образец нагружается (деформируется) по вспомогательной програм-ме нагрузки деформации), величинакоторой корректируется по результатам сравнения текущего измерен ного значения деформации с заданнойпрограммой. Корректировка величинывспомогательной программы может выполняться, например путем двукратногоинтегрирования разности сравниваемых величинУстановка обеспечивает большуюдостоверность и повторяемость результатов испытаний, так как существенноснижаются влияния изменяющихся внешнихусловий испытаний, нарушающих требуе-.мую траекторию захватов 3 и 4 образца 5, что повышает точностьопределения характеристик испытуемого материала при одинаковом числеиспытаний или снижает требуемое чис- Я ло испытаний при одинаковой точнос"ти оценки их результатов. Последнееособенно важно при проведении длительных дорогостоящих испытаний, например в условиях реакторного об"лучения.765696 Формула изобретения Составитель Э. Карпиловска Редактор Т. Кугрышева Техред С,Мигунова КорректоМуск 6919/16 Тираж 1019 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и откры 113035 . Москва ЖРаушскаяодписноССР а аб. д, 4/ Ужгород, ул. Проектн лиал ППП Патен Установка для механических испытаний материалов по заданной программе, содержащая тяги, захваты для крепления образца, расположенные на тягах, датчики деформации и нагрузки исполнительный привод, блок управления, связанный с ним блок обработки информации, выход которого соединен с исполнительным приводом, коммутатор, включающий в себя измерители сигналов ошибки деформации и нагрузки, блок вывода информации, соединенный с датчиками деформации и нагрузки, задатчики программ деформации и нагрузки, задатчики программ деформации и нагрузки с установкой задания, элементы суммирования деформаций и нагрузок, первые входы которых связаны с одноименными задатчиками программ, а вторые входы - с одноименными задатчиками программ с установкой задания, с:.емы сравнения деформаций и нагрузок, первые входы которых связаны с одноименными датчиками, вторые входы - с одноименными элементами суммирования, авыходы - с одноименными измерителями сигналов ошибок и, через коммутатор, - с блоком обработки информации,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения точности испытанийпри изменяющихся внешних условиях,установка снабжена функциональнымипреобразователями входных сигналов,связанными с задатчиками программ,и связанными с блоком управлениявторым коммутатором и дополнительнымблоком обработки информации, входкоторого связан с первым коммутаторома выход, через второй коммутаторс функциональными преобразователями15 входных сигналов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Труды НИКИМПа,-Исследование ипроектирование испытательных машин,20 веса- и силоизмерительных приборов.М., 1974, вып, 3, с. 3-6.2. Проспект фирмы "Инстрон". Универсальные машины для статическихи динамических испытаний, серия1250, 1973 прототип).