CZ2023289A3 - Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace - Google Patents

Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace Download PDF

Info

Publication number
CZ2023289A3
CZ2023289A3 CZ2023-289A CZ2023289A CZ2023289A3 CZ 2023289 A3 CZ2023289 A3 CZ 2023289A3 CZ 2023289 A CZ2023289 A CZ 2023289A CZ 2023289 A3 CZ2023289 A3 CZ 2023289A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
bending
test
carrying
fatigue test
fatigue
Prior art date
Application number
CZ2023-289A
Other languages
English (en)
Inventor
Petr Foltynek
Petr ÄŚĂ­Ĺľek
Čížek Petr Ing., Ph.D.
Jan Uruba
Ladislav Kander
Kander Ladislav Ing., Ph.D.
Petr KAWULOK
Kawulok Petr doc. Ing., Ph.D.
Original Assignee
MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava filed Critical MATERIÁLOVÝ A METALURGICKÝ VÝZKUM s.r.o.
Publication of CZ2023289A3 publication Critical patent/CZ2023289A3/cs

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0041Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
    • G01M5/005Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
    • G01M5/0058Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001Type of application of the stress
    • G01N2203/0005Repeated or cyclic
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0023Bending
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/006Crack, flaws, fracture or rupture
    • G01N2203/0067Fracture or rupture
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0069Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073Fatigue
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0641Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Řešení se týká zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace založené na principu počítačově řízeného cyklického zatěžování a softwarového vyhodnocení naměřených hodnot obsahující rám (1), na kterém jsou upevněny dvě čelisti (2, 2´) pro uchycení zkušebního tělesa (3), vyznačující se tím, že každá čelist (2, 2´) je poháněna samostatným elektromotorem (4, 4´) a jejich rotační pohyb je vzájemně synchronní.

Description

Zarizeni pro provadëni ùnavové zkousky ohybem za rotace
Oblast techniky
Vynâlez se tÿkâ zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace pro zkusebni telesa kruhového prûrezu, zejména drâtû, pri kterém se zkusebni teleso opakovane zatezuje a tim se simuluje chovâni daného materiâlu pri bezném uziti v urcitém casovém rozsahu, s cilem ziskâni informaci o mechanickÿch vlastnostech materiâlu behem zatezovâni a vyhodnoceni zivotnosti materiâlû strojnich soucâsti.
Dosavadni stav techniky
Z dosavadniho stavu techniky jsou znâmy metody a zarizeni pro provâdeni zkousky ùnavy ohybem, které spocivaji v cyklickém zatezovâni vzorku napetim mensim, nez je mez kluzu materiâlu, nebot ùnava materiâlu vznikâ u soucâsti, které jsou v provozu namâhâny opakovanÿm zatizenim mensim nez mez kluzu materiâlu, ale vyssim nez je mez ùnavy. O ùnave materiâlu mluvime tehdy, pokud pocet zatezovacich cyklû dosâhne statisicû, miliônû a vice. U takto zatizenÿch soucâsti se mûze nâsledne objevit trhlina, kterâ se pomalu siri, az dojde k lomu soucâsti, tzv. ùnavovému lomu, kterÿ je charakteristickÿ tim, ze mu nepredchâzi zâdnâ plastickâ deformace a soucâst praskne. Trhliny vznikaji v mistech koncentrace napeti, tedy v mistech vrubû. Ùnavové zkousky probihaji na zkusebnich vzorcich hladkÿch nebo opatrenÿch vrubem, kde vrub je jakâkoli zmena prûrezu a vlastnosti materiâlu, napriklad zâpich, otvor, zâvit, velkâ drsnost povrchu, svar, trhlina, materiâlovâ vada ci jinâ zmena vlastnosti materiâlu.
Z patentového spisu CZ 304633 „Zanzeni pro ùnavové zkousky ohybem“ pro zkouseni zkusebnich teles s vrubem, je znâmo zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem, které mimo jiné obsahuje vodici pouzdro pro upnuti zkusebniho telesa, které je umisteno v kleci a ve vodicim pouzdru je umisteno upinaci pouzdro pro sevreni zkusebniho telesa. Ke kleci je pripojen vodorovnÿ a svislÿ trmen, které slouzi pro monitorovâni prûbehu zatizeni v obou zatezovacich osâch pohybu s râmem zarizeni. Uvedenÿ spis poskytuje naprosto odlisné technické reseni od prihlasovaného vynâlezu.
Z pfihlâsky uzitného vzoru CZ 2016-32591 „Pnpravek pro viceosé neproporcionâlni zatezovâni v podminkâch nizkocyklové ùnavy“ je znâmo reseni, které se tÿkâ upinâni vâlcovych vzorkû pro kombinované namâhâni tah-krut za pokojovÿch a zvÿsenÿch teplot. Pripravek obsahuje spodni a horni nâstavec, které jsou uzpûsobeny na jednom konci k pnpevneni zkusebniho vzorku o vâlcovém tvaru, a na druhém konci jsou uzpûsobeny k pnpevneni do zkusebniho stroje. Uvedenÿ spis poskytuje naprosto odlisné technické reseni od prihlasovaného vynâlezu a shodne tak patentovÿ spis CZ 304633 „Pnpravek k upevneni zkusebnich vzorkû v testovacim zarizeni pro kontaktne ùnavové zkousky materiâlû“, kterÿ je urcen k upevneni zkusebnich vzorkû v testovacim zarizeni pro kontaktne ùnavové zkousky materiâlu. Pripravek sestâvâ z nosného a pntlacného prstence, které zajist’uji vzâjemne soustredné ulozeni a sevreni ve smeru osy nosné hridele. Nosnÿ i pntlacnÿ prstenec jsou opatreny soustavou po obvodu pravidelne rozmistenÿch pûlkruhovÿch lûzek, které vytvâreji pri kompletaci pripravku shora otevrené vâlcové dutiny pro vklâdâni zkusebnich vzorkû.
Z prihlâsky uzitného vzoru CN212301150U „The microcomputer controls bending fatigue test bench of hydraulic pipeline member“ je znâmo reseni vyuziti mikrokontroléru k rizeni tlaku oleje v pistu, kterÿ zajist’uje zatezovâni rotujiciho zkoumaného vzorku.
Z prihlâsky uzitného vzoru CN211740855U „Full-size marine pipeline resonance rotary bending fatigue testing machine“ je znâmo zarizeni urcené k provâdeni ùnavové zkousky za rotace pro lodni
- 1 CZ 2023 - 289 A3 potrubi, kdy behem rotace zkouseného vzorku jsou mereny vibrace zkouseného vzorku pomoci frekvencniho kontroléru.
Z patentového spisu CN101221108A „Rotating and bending corrosion fatigue testing device“ je znâmo zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky za rotace vzorkû podléhajici korozi. Behem zkouseni vzorku je zkoumanÿm vzorkem rotovano a zaroven pomoci cerpadla a trysky aplikovân roztok zpûsobujici korozi.
Stâvajici zarizeni uzpûsobené k provadeni zkousky ohybem tedy typicky sestava z motoru, hnaciho vretena a operného loziska. Zkoumanÿ vzorek, zpravidla tyc, je ulozen mezi hnaci vreteno a operné lozisko, pricemz vzorek je upnut k hnacimu vretenu a dle potreby zkousky mohou bÿt tato telesa opatrena koncentratory napeti (vrub, otvor nebo osazeni). Nevÿhodou tohoto reseni je, ze zkoumané vzorky musi bÿt z vÿroby rovné. V pripade testovani napriklad drâtu, kterÿ je z vÿroby prirozene ve tvaru kruhu a urcitém polomeru krivosti, je nutné nejprve drat narovnat, poté jej upnout a zkouset. Pri narovnâvâni drâtu vsak dochâzi k plastické deformaci a tim k zasadni zmene mechanickÿch vlastnosti zkoumaného vzorku.
Podstata vynalezu
Uvedené nevÿhody odstranuje zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace, zalozené na principu pocitacove rizeného cyklického zatezovani a softwarového vyhodnoceni namerenÿch hodnot obsahujici ram, na kterém jsou upevneny dve celisti pro uchyceni zkusebniho telesa, podle tohoto vynalezu, jehoz podstata spociva v tom, ze kazda celist je pohânena samostatnÿm elektromotorem a jejich rotacni pohyb je vzajemne synchronni.
Je ùcelné, aby ram se sestaval z nejméne jedné pevné câsti a z nejméne jedné pohyblivé câsti, pricemz pohyblivâ câst je uzpûsobena pro zmenu polohy z vertikâlni do horizontâlni.
Dâle je ùcelné, aby vzâjemnÿ ùhel vektorû os celisti byl libovolne volitelnÿ v rozsahu 0°-270°.
Je vÿhodné, aby celisti byly uzpûsobeny pro zmenu polohy po upinaci liste.
Je vÿhodné, aby zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace bylo opatreno snimacem sily, a rovnez je vÿhodné, aby bylo opatreno snimacem pro detekci lomu zkusebniho telesa.
Je ùcelné, aby zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace obsahovalo propojeni s pocitacem, za ùcelem sledovâni, zâznamu ci nâsledného dopoctu potrebnÿch velicin pro stanoveni materiâlovÿch charakteristik.
Objasneni vÿkresû
Na obrâzku c. 1 je schematicky zobrazeno zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace.
Na obrâzku c. 2 je zarizeni zobrazeno v bocnim pohledu, kdy pohyblivâ câst, resp. celisti jsou ve svislé poloze. Na obrâzku c. 3 je zobrazen pohyb pohyblivé câsti râmu a na obrâzku c. 4 je zobrazeno umisteni pohyblivé câsti râmu, resp. celisti ve vodorovné poloze.
Na obrâzku c. 5 je vyobrazen celni pohled na celisti ve vodorovné poloze.
- 2 CZ 2023 - 289 A3
Priklad provedeni vynâlezu
Zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace zalozené na principu pocitacove rizeného cyklického zatezovâni a softwarového vyhodnoceni namerenych hodnot obsahuje ram 1, na kterém jsou upevneny dve celisti 2, 2’ pro uchyceni zkusebniho telesa 3, dle tohoto vynalezu spociva v tom, ze kazda celist 2, 2' je pohanena samostatnym elektromotorem 4, 4' a jejich rotacni pohyb je vzâjemnë synchronni.
Ve vyhodném provedeni je râm 1 tvoren pevnou ëâsti 11 a pohyblivou casti 12, jez jsou spolu vzâjemne spojeny, pricemz pohyblivâ câst 12 je uzpùsobena pro preklopeni z vertikâlni polohy do horizontâlni polohy. Râm 1 je prikladne predstaven jako hlinikovâ ci ocelovâ konstrukce.
Ve vyhodném provedeni je na râmu 1 upravena upinaci lista 13, jez umoznuje zmenu polohy upinacich celisti 2, 2Λ
Prikladne je upinaci lista 13 umistena na pohyblivé câsti 12 râmu a pri preklopeni pohyblivé câsti 12 do vodorovné polohy je tak umozneno obsluze pohodlne a bezpecne upnou zkusebni teleso 3 do celisti 2, 2Λ
Celisti 2, 2' se na upinaci liste 13 mohou posouvat ve vodorovné ose a tim je mozné menit jejich vzâjemnou vzdâlenost a rovnez je mozné menit ùhel, ktery celisti 2, 2' spolu sviraji.
Princip zkouseni na predlozeném vynâlezu, zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace probihâ tak, ze pohyblivâ câst râmu 12 je preklopena do vodorovné polohy. Do celisti 2, 2' je upnuto zkusebni teleso 3, prikladne je upnut drât o prùmeru 0,90 mm, zkusebni délce 230 mm, modulu pruznosti E = 210 000 MPa.
Vzâjemny ùhel celisti 2, 2' pro zkouseni je volen 120°, pricemz velikost ùhlu je volena v zâvislosti na pozadavcich zkouseni, resp. dle zadané zkusebni délky drâtu.
Pohyblivâ câst 12 râmu je pak preklopena do vertikâlni polohy a to tak, ze osy celisti 2, 2' spolu s upnutym zkusebnim telesem 3 smeruji dolù, cimz je eliminovâno pùsobeni gravitacni sily na zkusebni teleso 3 a ovlivneni ziskanych vysledkù zkouseni nezâdoucim bocnim ohybem tihou vzorku.
Poté je zarizeni spusteno a celisti 2, 2' zacnou synchronne rotovat a zkusebni teleso 3 je otâceno okolo své osy.
Prùbeh zatizeni zkusebniho telesa 3 je meren snimacem sily 5, pricemz tyto hodnoty jsou zaznamenâvâny prostrednictvim pocitace s potrebnym obsluznym softwarem, variantne jsou ze ziskanych hodnot stanoveny dalsi veliciny.
Po dosazeni lomu a jeho detekovâni snimacem 6 detekovâni lomu a/nebo po dosazeni pozadovaného poctu cyklù zkouseni je zarizeni automaticky ihned zastaveno.
Prùmyslovâ vyuzitelnost
Zarizeni pro provâdeni ùnavové zkousky ohybem za rotace podle predklâdaného vynâlezu, zalozené na principu pocitacove rizeného cyklického zatezovani a softwarového vyhodnoceni namerenych hodnot, je mozné vyuzivat ve zkusebnich laboratorich a vedeckych pracovistich provâdejicich destruktivni zkouseni pro ziskâni informaci o mechanickych vlastnostech materiâlù, zejména drâtù.

Claims (6)

1. Zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace zalozené na principu pocitacove rizeného cyklického zatezovani a softwarového vyhodnoceni namerenych hodnot obsahujici ram (1), na kterém jsou upevneny dve celisti (2, 2') pro uchyceni zkusebniho telesa (3), vyznacujici se tim, ze kazda celist (2, 2') je pohanena samostatnym elektromotorem (4, 4') a jejich rotacni pohyb je vzajemne synchronni.
2. Zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace podle naroku 1, vyznacujici se tim, ze ram (1) se sestâvâ z nejméne jedné pevné casti (11) a z nejméne jedné pohyblivé casti (12), pricemz pohybliva cast (12) je uzpûsobena pro zmenu polohy z vertikalni do horizontalni.
3. Zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace podle nekterého z narokû 1 nebo 2, vyznacujici se tim, ze vzajemny ùhel vektorû os celisti (2, 2')je libovolne volitelny v rozsahu 0°270°.
4. Zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace podle nekterého z narokû 1 az 3, vyznacujici se tim, ze celisti (2, 2') jsou uzpûsobeny pro zmenu polohy po upinaci liste (13).
5. Zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace podle nekterého z narokû 1 az 4, vyznacujici se tim, ze je opatreno snimacem sily (5).
6. Zarizeni pro provadeni ùnavové zkousky ohybem za rotace podle nekterého z narokû 1 az 5, vyznacujici se tim, ze je opatreno snimacem pro detekci lomu (6) zkusebniho telesa (3).
CZ2023-289A 2021-08-19 2021-08-19 Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace CZ2023289A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CZ2021/000040 WO2022152333A1 (en) 2021-08-19 2021-08-19 Device for performing rotating bending fatigue test

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2023289A3 true CZ2023289A3 (cs) 2024-04-10

Family

ID=82448009

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-289A CZ2023289A3 (cs) 2021-08-19 2021-08-19 Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace
CZ2023-41188U CZ37528U1 (cs) 2021-08-19 2021-08-19 Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-41188U CZ37528U1 (cs) 2021-08-19 2021-08-19 Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace

Country Status (3)

Country Link
CZ (2) CZ2023289A3 (cs)
SK (1) SK1082023A3 (cs)
WO (1) WO2022152333A1 (cs)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB520230A (en) * 1938-09-15 1940-04-18 Ernst Lukacs Method of and apparatus for improving metal bars
CN101221108A (zh) * 2008-01-30 2008-07-16 中国科学院力学研究所 一种旋转弯曲腐蚀疲劳实验装置
CN107340190B (zh) * 2017-08-24 2023-05-05 吉林大学 用于高频疲劳试验的多级静动态耦合力学加载装置

Also Published As

Publication number Publication date
SK1082023A3 (sk) 2024-01-10
WO2022152333A1 (en) 2022-07-21
CZ37528U1 (cs) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1685382B1 (en) Multiaxial universal testing machine
US5585570A (en) Rising step-load test apparatus
CN102768149A (zh) 夹具、具有夹具的超弹性材料力学性能测试装置与方法
US9726657B2 (en) Pullout apparatus and system for testing of anchor bolts/bars
CN211652407U (zh) 一种便携式压痕法力学性能在役测试仪
CZ2012696A3 (cs) Zařízení pro únavové zkoušky ohybem
JP2007510151A6 (ja) 多軸万能試験機
CN204718885U (zh) 材料微观力学性能双轴拉伸-疲劳测试系统
CN112857989B (zh) 一种服役工况下管材原位力学性能测试装置
CN109556944B (zh) 一种高通量力学试验装置
CN111024506B (zh) 适用于钢筋连接套筒灌浆脱空缺陷原位径向压缩检测方法
CZ2023289A3 (cs) Zařízení pro provádění únavové zkoušky ohybem za rotace
KR20170116800A (ko) 비틀림 시험장치
CN107505213B (zh) 一种新型小冲杆试验装置及其试验方法
RU201820U1 (ru) Установка для испытаний образцов на усталость
CN110220791B (zh) 一种圆柱形混凝土构件轴向拉伸试验装置
RU2790337C2 (ru) Установка для испытаний образцов на усталость
RU2735713C1 (ru) Стенд для проведения статических и циклических испытаний крестообразных образцов
CN112161879A (zh) 温压环境下静态半圆盘三点弯曲断裂韧性测量装置及方法
CZ2023320A3 (cs) Způsob provádění únavové zkoušky ohybem za rotace
RU2717571C1 (ru) Устройство для испытания пластинчатого образца на усталостную прочность
SU539257A1 (ru) Устройство дл испытани образов горных пород на раст жение
RU188172U1 (ru) Устройство для определения механических свойств твердых тел
CN220829436U (zh) 岩石磨蚀试验模块及岩石磨蚀性指数试验系统
CZ33512U1 (cs) Zařízení k provádění instrumentované zkoušky tvrdosti