Способ циклического нагружения материала и устройство для его осуществления

(71) Ленинградский политехнический институт им. М,И,Калинина(56) Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений, Справочноепособие. Киев: Наукова думка, 1981, с.131134.(54) СПОСОб ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к прочностнымиспытаниям и позволяет расширить функциональные воэможности путем обеспечения испытаний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния. В трехкамерном гидроцилиндре 5 размещен шток-поршень 4 со сквозным отверстием, Рабочую жидкость в образец 3 подают от системы 17 подачи в камеры 6 и 7, Плавным увеличением амплитуд колебаний в поршнях пульсаторов создают то или иное напряженное состояние в образце 3 Определение условий подведения внутрен. него давления в полость образца, а также определение закономерностей изменения внешних силовьЬ факторов во времени получают такое силовое поле, когда вектор растяжения вращается с постоянной скоро стью. 2 с.п. ф-лы, 6 ил. ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР 619117 А 15 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 Изобретение относится к прочностным испытаниям и может быть использовано для оценки усталостных характеристик материала.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей путем обеспечения испы-аний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния.На фиг.1 изображена схема устройства для циклического нагружения материала; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - 5 - графики, иллюстрирующие соотношения между напряжениями в образце материала; на фиг,6 - образец материала.Устройство для циклического нагружения материала содержит активные захваты 1 и 2 для образца 3, связанные со шток-поршнем 4 со сквозным отверстием для подачи рабочей среды трехкамерного цилиндра 5 с камерами 6 и 7. Шкив 8 связан с гидроцилиндрами 9 - .12 посредством гибких элементов 13 - 16. Система 17 подачи рабочей среды с гидропневмоаккумулятором сообщена с дросселями 18 и 19, Пульсатор 20 сообщен с гидроцилиндром 5. Дроссель 21 сообщен с однокамерным пульсатором 22 в одной цепи с гидроцилиндрами 9 и 10. Для обеспечения режимсв, отличных от ротационного растяжения, установлены золотники 23 и 24, С пассивным захватом 2 связан механизм 25 поступательного перемещения,Способ циклического нагружения осуществляют следующим образом.Рабочую жидкость от системы 17 подачи по двум каналам через золотник 24,дроссели 18 и 19 в камеры 6 и 7 до давленияРо подают в образец 3,В образце 3 возбуждаются нормальные1напряжения о О =о = - оо.Через золот 2ник 23 жидкость подают в гидроцилиндры9-12. В гибких элементах 13-16 создаетсяначальное натяжение То. Шкив 8.при этомсамоуравновешен и кручение в образце 3отсутствует. Выводят на рабочий режимпульсаторы 20 и 22, Плавным увеличениемамплитуды колебаний уф) поршня в пульсаторе 20 устанавливают режим, при которомдавление в камерах 6 и 7 гармонически изменяется от 2 до 0 в противофазе, амплитуды О щ =О 7 д =(тд достигают значения1од = - сто (главные оси напряженного со 2стояния неподвижны), Плавным увеличе; ием амплитуды колебаний у 2(т) поршня впульсаторе 22 создают пульсации давления в гидроцилиндрах 11 и 12 и возбуждают циклическое кручение образца при амплитуде касательных напряжений тд, равной1тд = оо. Пульсации давления рассчитывают из условия, что амплитуда скручиваю- щего М должна быть равна Мо. При периодическом изменении ии ау в образце возбуждается ротационное растяжение, когда вектор растяжения ао вращается соИскоростью - .2Достижение чистого ротационного растяжения (сто =по, а (т 2 =0) предполагает периодическое изменение давления в каждом канале пульсатора 20 от максимального значения 2 до О.Для осуществления режимов двухосного противофазного растяжения образца (без кручения) и симметричного циклического кручения (со статическим двухосным растяжением и без растяжения образца используют золотники 23 и 24 для включения-отключения той или иной ветви гидро- системы, а также независимо регулируемые пульсаторы 20 и 22.Способ основан на одновременном действии внешних силовых факторов й, Р и М (внутреннее давление не вызывает осевое растяжение), при котором соотношения между возникающими напряжениями оД =2 и = рдоР 2 Ь, ау = М/лдоЬ, т= ответгОЙ чают в определенный момент времени соотношениям между координатами точек на круге Мора для одноосного растяжения (соответствует точкам круга О и Е, положение главных площадок показано на фиг.4), Линия действия наибольшего главного напряжения 01 = о (наименьшее напряжение 02 = 0) при этом повернута на угола против часовой стрелки, При произвольныхзначениях угла а напряжения од,т,тдолжны удовлетворять уравнениям о О= - (то(1+соз 2 а) ог = - (то(1 -1 12 21- соз 2 а) и т= -- оо зп 2 а.2Если угол 2 а =ол, где в- циклическая частота; 1 - время, то для поворота главных площадок, а следовательно, линии действиягооо с частотой - необходимо обеспечить2изменение М, Р и М в соответствии со следующими уравнениями:В о( )2 Ь 2 Ь 1= Й о ( 1 - созе );М=-1 рр у = 1(1)(г 1 г2 2Х - сгоз 1 пом = Мосоз ( е -- ) .1 Л2 2При повороте вектора оо на угол к материал претерпевает полный цикл напряженного состояния в нем, т,е, частота ротационного растяжения материала р (Гц) равна частоте 1 (Гц) изменения Р, й и М, причем 1 = в/2 л.Принципиальным для данного способа являются следующие моменты;внутреннее давление подведено таким образом, чтобы оно не вызывало осевого растяжения;внутреннее давление и осевая сила возбуждаются в противофазе по отнулевому синусоидальному циклу с частотой ротационного растяжения;скручивающий момент возбуждается по симметричному синусоидальному циклу с частотой ротационного растяжения с отставанием по фазе на четверть периода относительно одной из фаэ экстремальных значений осевой силы и внутреннего давления,Формула изобретения1, Способ циклического нагружения материала, заключающийся в том, что создают в трубчатом образце материала растягивающие напряжения по различным осям путем приложения к нему осевой силы, внутреннего давления и крутящего момента, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний также и при циклическом растяжении в условиях равномерного вращения главных осей напряженного состояния, к торцу образца прикладывают осевые усилия, уравновеши 16191171619117 е) бв уа рректор Л.Бе эктор Л.Гратил Заказ 40 ВНИИПИ Государс нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро гарина, 10 из ь,г)д,Г б Составитель А,ГрунинаТехред М.Моргентал Тираж /Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5