Нагружения использование

Колонны 10 при любых видах нагружения испытуемого образца испытывают нагрузки растяжения, а колонны 2 испытывают нагрузки растяжения и сжатия в зависимости от вида нагружения.

По приведенной схеме строились машины фирм Haigh и MAN. Усилие, действующее на испытуемый образец, в машинах фирмы Haigh определяют путем измерения усилия, развиваемого электромагнитом. Для этого на полюсах якоря 4 предусмотрены катушки (на рис. 39 не показаны), в которых" индуцируется ЭДС, пропорциональная амплитуде изменения магнитного потока и изменяющаяся синусоидально с частотой тока, питающего электромагнит (с частотой нагружения испытуемого образца). ЭДС измеряют чувствительным вольтметром переменного тока, шкала которого проградуирована в единицах силы. Амплитуда усилия электромагнита пропорциональна квадрату амплитуды изменения магнитного потока.

Частота нагружения испытуемого образца очень мало зависит от его жесткости и определяется параметрами резонатора, образованного сменными грузами 17 и овальными пружинами 16 и 18. Изменяя массу грузов, можно в некоторых пределах менять рабочую частоту машины.

Испытуемый образец 13 (рис. 45) зажимают в захваты 12 и 14. Захват 14 находится на упругом элементе датчика силы 20, имеющем тензорези-сторные преобразователи. Активный захват 12 жестко соединяется с фланцем штока 9 и упругой поперечиной //. Жесткость упругой поперечины в направлении оси машины мала, а в направлениях, перпендикулярных оси машины, — значительна. На фланец штока 9 устанавливают сменные грузы 10 для изменения частоты колебаний. Шток 9 соединяется с якорем 8 электромагнитного возбудителя 6 колебаний, корпус которого поперечиной 7 жестко связан с колоннами 3 машины. Якорь 8 тягами 5 соединяется с нижней ветвью пружины 4 статического нагружения испытуемого образца. Верхняя ветвь пружины связана с червячно-винтовым механизмом / статического нагружения, приводимым в движение электродвигателем. Верхняя траверса 2, колонны 3 и нижняя траверса 17 образуют жесткую подвижную раму машины, так как колонны могут перемещаться в направляющих 15, имеющих цанговые зажимы. В нижних частях колонн 3 сделана винтовая нарезка. Эти части взаимодействуют с червячно-винтовым приводом 16. Направляющие 15, привод 16 и упругий элемент датчика 20 силы расположены на массивной станине 18, которая прикреплена к массивному бетонному блоку 19, Блок 19 покоится на четырех спиральных пружинах, размещенных в подкладках, устанавливаемых на пол лаборатории. Установка подвижной рамы д^сти-

подвижной катушки, а другой — со штоком 12. Шток 12 движется в подшипниках 11 и 15 с регулируемыми эксцентричными втулками для установки соосности механизма нагружения. В шток 12 встроен упругий элемент датчика 14 силы. Шток 12 шарниром 16 соединен с эксцентриковым механизмом 18 низкочастотного на-гружения испытуемого образца. Эксцентриситет этого механизма может плавно изменяться устройством 26 в процессе нагружения образца. Для сглаживания неравномерности хода эксцентрикового механизма нагружения служит маховик 17. Роль маховика также выполняет корпус механизма в устройстве 26. Эксцентриковый механизм приводится в движение клиноременной передачей 20 от редуктора 21 с электродвигателем, установленным на основании 22 машины. Эксцентриковый механизм низкочастотного нагружения смонтирован на плите 19, которая может перемещаться по направляющим 27. Плита 19 ходовым винтом 25 соединена с чер-вячно-винтовым механизмом 23 статического нагружения испытуемого образца. Механизм установлен на основании 22 машины и приводится в движение электродвигателем 24. Обмотка подмагничивания электродинамического возбудителя питается выпрямителем 29. Подвижная катушка возбудителя питается от усилителя 30 мощностью 5 кВ-А с задающим генератором. Электродинамический возбудитель развивает усилие 5000 Н и производит высокочастотное нагружение как в резонансном, так и в нерезонансном режимах. Измерительное устройство 31 измеряет высокочастотную составляющую нагрузки, действующей на образец. Измерительное устройство 28 измеряет низкочастотную и статическую составляющие нагрузки, действующей на образец. Пружина 10 статического нагружения играет роль дополнительного механического фильтра, уменьшающего воздействие высокочастотной нагрузки на датчик 14.

При правильной регулировке предложенный метод обеспечивает то же число наиболее важных ускорений на заданном уровне, как и при широкополосном методе. Для воспроизведения условий резонанса и нагружения испытуемого образца узкополосный метод должен обладать теми же характеристиками, что и широкополосный. Если, например, ширина полосы резонанса с определенной добротностью Q растет с увеличением частоты, то необходимо увеличить скорость изменения полосы с возрастанием частоты, чтобы получить то же число изменений знака уровня ускорения в пределах резонанса, как и при широкополосном возбуждении. Этому требованию удовлетворяет логарифмический закон изменения скорости. Необходимо также, чтобы при узкополосном методе число изменений знака ускорения для любого увеличения уровня напряжения было

Для определения динамических свойств полимерных материалов предназначена машина МДМ (рис. 11). Кривошипно-шатунный механизм 1 снабжен устройством для плавного изменения эксцентриситета г в процессе нагружения испытуемого образца и приводится во вращение через редуктор с переменным коэффициентом передачи от электродвигателя с плавным изменением частоты со вращения. Для измерения фазы смещения активного захвата кривошипно-шатунный механизм снабжен устройством, выдающим импульс отметки фазы угла вращения кривошипа в пределах 360°. В машине имеется термокриокамера, в которой образец вместе с захватами находится в зоне с равномерной температурой.

Постоянная составляющая возбуждаемой силы в испытательных машинах легко компенсируется устройством статического нагружения испытуемого образца.

Для квазистатических измерений предназначены ручные и автоматические компенсаторы, обеспечивающие измерение с погрешностью не более 0,1—0,5 % от номинального значения. Для измерения усилий и деформаций на статических испытательных машинах предназначены приборы ИСН-1; ИСН-3 и ИСДН. Приборы ИСН-1 и ИСН-3 обеспечивают измерение в очень широком диапазоне нагрузок (от 0,04FHOM ДО FHOM). Прибор ИСДН позволяет измерять нагрузку в фазе деформирования или деформацию образца в фазе его нагружения. Прибор ПДН предназначен для усталостных высокочастотных машин с электромагнитным возбуждением колебаний и позволяет измерять статическую составляющую нагрузки и максимальную или минимальную нагрузку за цикл нагружения испытуемого об-

сти 12. К валам 7 и 4 присоединены счетчики оборотов, посредством которого определялось число оборотов звездочки и вала обоймы, а следовательно, и число циклов нагружения испытуемого механизма. ,В системе счетчика был предусмотрен механизм, автоматически выключающий электродвигатель по истечении заданного числа циклов движения.

Колонны 10 при любых видах нагружения испытуемого образца испытывают нагрузки растяжения, а колонны 2 испытывают нагрузки растяжения и сжатия в зависимости от вида нагружения.

Оптимальный способ уменьшения эксцентриситета нагружения -использование шарниров Гука на обоих захватах. Усилие измеряют:

Оптимальный способ уменьшения эксцентриситета нагружения -использование шарниров Гука на обоих захватах. Усилие измеряют:

Выполненный анализ не позволяет объяснить поведение образцов из диска № III (см. параграф 7.2), когда введение выдержки с постоянной нагрузкой приводило к снижению скорости роста усталостной трещины. Происходило залечивание трещины, хотя интенсивность протекания процесса пластической деформации возрастала при снижении частоты нагружения. Использование представлений синергетики позволяет дать объяснение наблюдаемому экспериментальному факту.

Характеристики цикла упругопластических деформаций можно определить по экспериментальным кривым циклического деформирования, полученным при малоцикловых испытаниях образцов из конструкционного материала в жестком или мягком режиме нагружения. Использование реальных диаграмм циклического деформирования для всего рассчитываемого диапазона чисел циклов нагружения позволяет учесть действительное поведение материала в условиях малоциклового термомеханического нагружения: кинетику циклического деформирования, нелинейные эффекты при разгрузке-нагрузке в упругой области (упругий гистерезис), циклическое упрочнение, разупрочнение, стабилизацию; эффект Баушингера в исходном (нулевом) полу-цикле нагружения и его изменение в процессе повторных нагружений; циклическую анизотропию свойств материала.

Использование силовых уравнений повреждений предполагает предварительную схематизацию режима действующих напряжений. Этот режим должен быть приведен к набору блоков регулярных циклов, в крайнем случае, к набору отдельных регулярных циклов, характеризующихся определенными значениями атах и /?. Такая необходимость связана с тем, что нужные для построения уравнения повреждений кривые усталости получаются на основе испытаний при стационарных и регулярных режимах циклического нагружения. В случае линейного напряженного состояния и детерминированного режима нагружения указанная схематизация может производиться различными способами, из которых мы остановимся на распространенном в настоящее время и уже упоминавшемся способе «падающего дождя». На рис. 4.9 показан произвольный нерегулярный режим нагружения, причем предполагается, что сток жидкости направлен по оси времени. Рассмотрим вершину А на скате АВ и мысленно пустим жидкость по скатам, как показано стрелками. Справа

Полученные при однородном напряженном состоянии механические характеристики материала и закономерности накопления повреждений служат исходными данными при расчетной оценке предельных состояний методом конечных элементов. Разрабатываемый для этого алгоритм предусматривает при расчете малоциклового нагружения использование уравнения состояния в виде деформационной теории пластичности, а при циклическом нагру-жении с выдержками — использование изохронных кривых циклической ползучести [12, 15]. Задача по расчету предельного со-

Характеристики цикла упругопластических деформаций можно определить по экспериментальным кривым циклического деформирования, полученным при малоцикловых испытаниях образцов из конструкционного материала в жестком или мягком режиме нагружения. Использование реальных диаграмм циклического деформирования для всего рассчитываемого диапазона чисел циклов нагружения позволяет учесть действительное поведение материала в условиях малоциклового термомеханического нагружения: кинетику циклического деформирования, нелинейные эффекты при разгрузке-нагрузке в упругой области (упругий гистерезис), циклическое упрочнение, разупрочнение, стабилизацию; эффект Баушингера в исходном (нулевом) полуцикле нагружения и его изменение в процессе повторных на'гружений; циклическую анизотропию свойств материала.

Определение усталостного повреждения базируется на кривой усталости, получаемой при жестком нагружении в условиях соответствующей температуры, частоты, скорости изменения в цикле параметров нагружения. Использование расчетных кривых усталости может привести к существенным отклонениям оцениваемых повреждений (в 10 раз и более).

Построенные по описанной методике кривые усталости индивидуальных образцов были использованы при анализе результатов испытаний, полученных при программных режимах нагружения. На рис. 43 и в табл. 13 приведены результаты расчета суммарных повреждений по формуле (11.25), где величины Nf определялись с использованием кривых усталости индивидуальных образцов. Из приведенных данных видно, что учет рассеяния свойств индивидуальных образцов по предлагаемой методике приводит к лучшему соответствию величины а единице и значительно уменьшает ее разброс.

Использование уравнения (11.24) в его традиционной трактовке, т. е. при определении величин N(, входящих в это уравнение, по 50 %-ной кривой усталости, позволяет найти для каждого режима нагружения лишь одно значение NpaC4, которое на рис. 45 показано горизонтальными штриховыми линиями.

На основании анализа кривых нагружения использование пары сталь 65Г — паронит предпочтительнее. Но использование пары сталь 65Г — стеклотекстолит позволяет надежно запереть контейнер, по-видимому, за счет высокой прочности на растяжение стеклотекстолита, и поддерживать давление синтеза в течение пяти суток.