EP0137026A1 - Resonant and electromagnetic force generator for test machines testing the fatigue and fatigue-induced cracking of materials - Google Patents

Resonant and electromagnetic force generator for test machines testing the fatigue and fatigue-induced cracking of materials

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Publication number
EP0137026A1
EP0137026A1 EP19840900988 EP84900988A EP0137026A1 EP 0137026 A1 EP0137026 A1 EP 0137026A1 EP 19840900988 EP19840900988 EP 19840900988 EP 84900988 A EP84900988 A EP 84900988A EP 0137026 A1 EP0137026 A1 EP 0137026A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
masses
displacement
fatigue
frame
test piece
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19840900988
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ivan Launay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ensam
Ecole Nationale Superieure Agronomique de Montpellier ENSAM
Original Assignee
Ensam
Ecole Nationale Superieure Agronomique de Montpellier ENSAM
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Filing date
Publication date
Application filed by Ensam, Ecole Nationale Superieure Agronomique de Montpellier ENSAM filed Critical Ensam
Publication of EP0137026A1 publication Critical patent/EP0137026A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/34—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by mechanical means, e.g. hammer blows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive

Definitions

  • test tube has two fixing points: One is connected to the frame of the machine, whether or not via a force, and the other is connected to a moving mass in the direction determined by these two attachment points. This moving mass is connected to the machine frame by a spring and receives a periodic force to maintain the vibration of an electromagnet or of a moving coil in a magnetic field.
  • the point of attachment of the spring to the frame is adjustable on the path defined by the two fixing points of the test piece, with a view to superimposing a static load on the dynamic loading of the test piece.
  • the stiffness of the specimen, in the direction defined by its two fixing points, therefore intervenes directly in the operating frequency of the machine, since it corresponds to the first natural frequency of the mechanical system constituted by the specimen, the moving mass, the spring, the frame, the elements for connecting the frame to the ground or to the foundation block on which the machine is placed.
  • the present invention relates to a periodically generating force or displacement device, electromagnetic and resonant, usable in particular for machines for testing fatigue and cracking of materials, and dynamically balanced, and which does not involve the mass in its operation. of the machine frame, which frame is not subjected to any vibration.
  • the device according to the invention also makes it possible to reduce the weight and the bulk of the moving masses, for a stiffness of test piece and a given operating frequency. This device also makes it possible to reduce the manufacturing cost of the elastic blades constituting the above-mentioned spring.
  • the mass involved in the resonant mechanical vibrating system is dissociated, into several elements, hereinafter called counterweights, all of which have a geometric and kinematic symmetry such that the resultant and the moment resulting from the forces of inertia on the set of weights are zero.
  • the amplitudes of displacement of the most massive parts of the weights are greater than the amplitude of displacement of the movable point of attachment of the test piece.
  • the total mass required for the counterweights is then less than the single mass which, fixed directly at the end of the test piece, would be necessary for the maintenance of the vibration at the desired frequency and for the same stiffness of the test piece.
  • one of the fixing points of the test piece 1 is linked to a movable plate 3 which vibrates in translation in the direction indicated by the arrows 4, following the rectilinear trajectory defined by the two fixing points of the test piece.
  • This link can be fixed or adjustable along this same path, with a view to superimposing a static load on the dynamic loading of the test piece.
  • the mobile platform is guided by suspension elements, at least three in number.
  • suspension elements at least three in number.
  • Figure 1 there are shown two of these suspension elements, arranged symmetrically with respect to the axis 5 defined by the two fixing points of the specimen, which axis will be referred to below as the axis of the specimen.
  • Each of these suspension elements comprises two elastic blades 6 and 7 and a counterweight 8.
  • the elastic blade 6 is connected, by one of its ends, to the movable plate 3, and, by the other end, to the counterweight 8.
  • L another elastic blade 7 is connected, by one of its ends, to the counterweight 8, and, by the other end, to a support 9 which can be fixed to the frame of the machine, or which can be adjustable in translation according to the direction of the axis of the specimen.
  • each elastic blade has a generally planar shape and a rectangular outline, and one of the axes of this rectangle is parallel to the axis of the test piece.
  • the two edges c and d of the elastic blade 6 close to the axis of the test piece are free.
  • the edge e of the same blade is embedded in the movable plate 3, and the edge f of the same blade is embedded in the counterweight 8.
  • the two edges g and h of the blade 7 away from the axis of the test piece are free.
  • the edge i of this blade is embedded in the counterweight 8 and the edge j of the same blade is embedded in the support 9.
  • the two blades of the same suspension element are arranged in parallel, one opposite the other, and are therefore interconnected by the counterweight of this suspension element.
  • the centers geometrical rectangles of the two blades of the same suspension element, and the center of gravity of the counterweight of the same suspension element are located on the same perpendicular to the axis of the specimen.
  • the center of gravity of this counterweight moves, as a first approximation and for small movements, parallel to this axis.
  • the projection, on the perpendicular to the plane of the two blades of the same suspension element, of the result of the inertial forces on the counterweight is therefore zero as a first approximation.
  • the blades are therefore subjected to bending and traction-compression, with negligible shearing force.
  • the deformations of the neutral fibers of these blades therefore remain substantially circular and each blade can then be considered, from the kinematic point of view, for small movements, as an articulation around that of the two axes of the rectangle delimiting this blade which is perpendicular to the axis of the test tube.
  • FIG. 3 highlights, by amplifying them, the deformations of the blades and the concomitant displacements of the movable plate and the weights.
  • the translational movement of the movable plate results in a movement of each counterweight equivalent as a first approximation to a rotation about a fixed axis perpendicular to the axis of the test piece.
  • the shapes, dimensions and relative arrangements of the weights are such that the moment resulting from the forces of inertia on all the weights is zero. In the embodiment shown in Figure 2, this is achieved by arranging the four suspension elements, all identical, symmetrically with respect to the axis of the test piece.
  • each counterweight is distributed in such a way that the radius of gyration of this counterweight relative to the instantaneous axis of rotation of this counterweight is relatively large, compared to the distance separating the two blades which constitute, with this flyweight, the same suspension element.
  • the elastic blades of the suspension elements intervene to transmit to the test piece any static load. This multiplicity of functions is obtained by using blades of simple shape, of small dimensions, and the manufacturing cost of which is very reduced, in comparison with the springs of complex shapes which must be used in conventional machines.

Abstract

Le dispositif comporte plusieurs masselottes (8) vibrant en rotation. Ces masselottes (8) sont d'une part guidées et d'autre part entraînées dans ce mouvement de rotation par des lames élastiques (6, 7) qui les relient d'une part au bâti (a) de la machine et d'autre part à l'organe vibrant (3) en translation qui transmet son mouvement à l'extrémité mobile de l'éprouvette en cours d'essai. Les masselottes (8) et lames élastiques (6, 7) sont disposées de telle manière que cette extrémité mobile de l'éprouvette (1) soit correctement guidée dans son mouvement de translation, que le système élastique et inertiel ainsi constitué soit dynamiquement équilibré, et que la masse de ce système soit très inférieure à celle d'une masselotte (8) unique directement reliée à l'extrémité mobile de l'éprouvette (1) et vibrant en translation, pour des conditions d'utilisation comparables.The device comprises several weights (8) vibrating in rotation. These weights (8) are guided on the one hand and on the other hand driven in this rotational movement by elastic blades (6, 7) which connect them on the one hand to the frame (a) of the machine and on the other hand part to the vibrating member (3) in translation which transmits its movement to the mobile end of the test piece being tested. The weights (8) and elastic blades (6, 7) are arranged in such a way that this movable end of the test piece (1) is correctly guided in its translational movement, that the elastic and inertial system thus formed is dynamically balanced, and that the mass of this system is much less than that of a single counterweight (8) directly connected to the movable end of the test piece (1) and vibrating in translation, for comparable conditions of use.

Description

Titre: GENERATEUR DE FORCE ELECTROMAGNETIQUE ET RESONNANT POUR MACHINES D'ESSAIS DE FATIGUE ET DE FISSURATION PAR FATIGUE DES MATERIAUX Title: ELECTROMAGNETIC AND RESONANT FORCE GENERATOR FOR FATIGUE AND CRACKING TESTS BY FATIGUE OF MATERIALS
II est fait usage, pour les essais de fatigue ou de fissuration des matériaux, de machines comportant un générateur de force ou de déplacement. Ces grandeurs sont le plus souvent des fonctions sinusoïdales du temps. Les machines d'essais peuvent être hydrauliques ou électromécaniques. Dans ce second cas, le générateur périodique de force ou de déplacement fonctionne en résonance, ce qui permet une importante économie d'énergie par rapport aux machines hydrauliques. Dans les réalisations actuelles des machines électromécaniques résonnantes d'essais de fatigue et de fissuration des matériaux, l'eprouvette présente deux points de fixation: L'un est relié au bâti de la machine, par l'intermédiaire ou non d'un capteur de force, et l'autre est relié à une masse mobile dans la direction déterminée par ces deux points de fixation. Cette masse mobile est reliée au bâti de la machine par un ressort et reçoit une force périodique d'entretien de la vibration d'un électro-aimant ou d'une bobine mobile dans un champ magnétique. Le point d'attache du ressort au bâti est réglable sur la trajectoire définie par les deux points de fixation de l'eprouvette, en vue de superposer un chargement statique au chargement dynamique de l'eprouvette. La raideur de l'eprouvette, dans la direction définie par ses deux points de fixation, intervient donc directement dans la fréquence de fonctionnement de la machine, puisque celle-ci correspond à la première fréquence propre du système mécanique constitué par l'eprouvette, la masse mobile, le ressort, le bâti, les éléments de liaison du bâti au sol ou au massif de fondation sur lequel la machine est placée.Use is made, for fatigue or cracking tests of materials, of machines comprising a force or displacement generator. These quantities are most often sinusoidal functions of time. The testing machines can be hydraulic or electromechanical. In this second case, the periodic force or displacement generator operates in resonance, which allows significant energy savings compared to hydraulic machines. In current embodiments of resonant electromechanical machines for testing fatigue and cracking of materials, the test tube has two fixing points: One is connected to the frame of the machine, whether or not via a force, and the other is connected to a moving mass in the direction determined by these two attachment points. This moving mass is connected to the machine frame by a spring and receives a periodic force to maintain the vibration of an electromagnet or of a moving coil in a magnetic field. The point of attachment of the spring to the frame is adjustable on the path defined by the two fixing points of the test piece, with a view to superimposing a static load on the dynamic loading of the test piece. The stiffness of the specimen, in the direction defined by its two fixing points, therefore intervenes directly in the operating frequency of the machine, since it corresponds to the first natural frequency of the mechanical system constituted by the specimen, the moving mass, the spring, the frame, the elements for connecting the frame to the ground or to the foundation block on which the machine is placed.
Les fréquences habituelles utilisées pour les essais, qui s'échelonnent de quelques dizaines à quelques centaines de cycles par seconde, exigent alors des masses mobiles de plusieurs centaines de kilogrammes, et des bâtis et massifs de fondation lourds, encombrants et coûteux. Par ailleurs, sur ces machines, le bâti est affecté d'une vibration dont l'amplitude est d'autant plus grande que l'on cherche à alléger ce bâti. Il en résulte une nuisance acoustique inacceptable sans une insonorisation coûteuse du local.The usual frequencies used for the tests, which range from a few tens to a few hundred cycles per second, then require moving masses weighing several hundred kilograms, and heavy, bulky and expensive foundations and foundations. Furthermore, on these machines, the frame is affected by a vibration, the amplitude of which is all the greater the more one seeks to lighten this frame. This results in unacceptable noise pollution without costly soundproofing of the premises.
La présente invention concerne un dispositif générateur périodique de force ou de déplacement, électromagnétique et résonnant, utilisable en particulier pour les machines d'essais de fatigue et de fissuration des matériaux, et dynamiquement équilibré, et qui ne fait pas intervenir dans son fonctionnement la masse du bâti de la machine, lequel bâti ne subit aucune vibration. Le dispositif selon l'invention permet en outre de diminuer le poids et l'encombrement des masses mobiles, pour une raideur d'éprouvette et une fréquence de fonctionnement données. Ce dispositif permet également de diminuer le coût de fabrication des lames élastiques constituant le ressort raentionné ci-dessus.The present invention relates to a periodically generating force or displacement device, electromagnetic and resonant, usable in particular for machines for testing fatigue and cracking of materials, and dynamically balanced, and which does not involve the mass in its operation. of the machine frame, which frame is not subjected to any vibration. The device according to the invention also makes it possible to reduce the weight and the bulk of the moving masses, for a stiffness of test piece and a given operating frequency. This device also makes it possible to reduce the manufacturing cost of the elastic blades constituting the above-mentioned spring.
Dans le dispositif générateur de force ou de déplacement, objet de la présente invention, la masse intervenant dans le système mécanique vibratoire résonnant est dissociée, en plusieurs éléments, dénommés ci-aprés masselottes, dont l'ensemble présente une symétrie géométrique et cinématique telle que la résultante et le moment résultant des forces d'inertie sur l'ensemble des masselottes soient nuls. De plus, dans la présente invention, les amplitudes de déplacement des parties les plus massives des masselottes sont supérieures à l'amplitude du déplacement du point mobile de fixation de l' éprouvette . La masse totale nécessaire des masselottes est alors inférieure à la masse unique qui, fixée directement en extrémité d' éprouvette, serait nécessaire pour l'entretien de la vibrationa la fréquence voulue et pour une même raideur de l' éprouvette .In the force or displacement generating device which is the subject of the present invention, the mass involved in the resonant mechanical vibrating system is dissociated, into several elements, hereinafter called counterweights, all of which have a geometric and kinematic symmetry such that the resultant and the moment resulting from the forces of inertia on the set of weights are zero. In addition, in the present invention, the amplitudes of displacement of the most massive parts of the weights are greater than the amplitude of displacement of the movable point of attachment of the test piece. The total mass required for the counterweights is then less than the single mass which, fixed directly at the end of the test piece, would be necessary for the maintenance of the vibration at the desired frequency and for the same stiffness of the test piece.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 1, l'un des points de fixation de l'eprouvette 1 est lié à un plateau mobile 3 qui vibre en translation dans la direction indiquée par les flèches 4, suivant la trajectoire rectiligne définie par les deux points de fixation de l'eprouvette. Cette liaison peut être fixe ou réglable suivant cette même trajectoire, en vue de superposer un chargement statique au chargement dynamique de l'eprouvette.In the embodiment shown in FIG. 1, one of the fixing points of the test piece 1 is linked to a movable plate 3 which vibrates in translation in the direction indicated by the arrows 4, following the rectilinear trajectory defined by the two fixing points of the test piece. This link can be fixed or adjustable along this same path, with a view to superimposing a static load on the dynamic loading of the test piece.
Le plateau mobile est guidé par des éléments de suspension, au nombre de trois au minimum. Dans la figure 1, on a représenté deux de ces éléments de suspension, disposés symétriquement par rapport à l'axe 5 défini par les deux points de fixation de l'eprouvette, lequel axe sera nommé ci-aprés axe de l'eprouvette. Chacun de ces éléments de suspension comprend deux lames élastiques 6 et 7 et une masselotte 8. La lame élastique 6 est reliée, par une de ses extrémités, au plateau mobile 3, et, par l'autre extrémité, à la masselotte 8. L'autre lame élastique 7 est reliée, par une de ses extrémités, à la masselotte 8, et, par l'autre extrémité, à un support 9 qui peut être fixé au bâti de la machine, ou qui peut être réglable en translation suivant la direction de l'axe de l'eprouvette. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les éléments de suspension, au nombre de quatre, sont identiques et disposés de façon symétrique par rapport à l' axe de l'eprouvette. Dans ce même mode de réalisation, chaque lame élastique a une forme générale plane et un contour rectangulaire, et l'un des axes de ce rectangle est parallèle à l'axe de l'eprouvette. Les deux chants c et d de la lame élastique 6 proche de l'axe de l'eprouvette sont libres. Le chant e de la même lame est encastré dans le plateau mobile 3, et le chant f de la même lame est encastré dans la masselotte 8. Les deux chants g et h de la lame 7 éloignée de l'axe de l'eprouvette sont libres. Le chant i de cette lame est encastré dans dans la masselotte 8 et le chant j de la même lame est encastré dans le support 9. Les deux lames du même élément de suspension sont disposés parallèlement, l'une en face de l'autre, et sont donc reliées entre elles par la masselotte de cet élément de suspension. Les centres géométriques des rectangles des deux lames d'un même élément de suspension, et le centre de gravité de la masselotte du même élément de suspension sont situés sur une même perpendiculaire à l'axe de l'eprouvette. Il en résulte que le centre de gravité de cette masselotte se déplace, en première approximation et pour les petits mouvements, parallèlement à cet axe. La projection, sur la perpendiculaire au plan des deux lames d'un même élément de suspension, de la résultante des forces d'inertie sur la masselotte est donc nulle en première approximation. Les lames sont donc sollicitées en flexion et en traction-compression, avec un effort tranchant négligeable. Les déformées des fibres neutres de ces lames restent donc sensiblement circulaires et chaque lame peut alors être considérée, du point de vue cinématique, pour les petits mouvements, comme une articulation autour de celui des deux axes du rectangle délimitant cette lame qui est perpendiculaire à l'axe de l'eprouvette. La figure 3 met en évidence, en les amplifiant, les déformations des lames et les déplacements concomitants du plateau mobile et des masselottes.The mobile platform is guided by suspension elements, at least three in number. In Figure 1, there are shown two of these suspension elements, arranged symmetrically with respect to the axis 5 defined by the two fixing points of the specimen, which axis will be referred to below as the axis of the specimen. Each of these suspension elements comprises two elastic blades 6 and 7 and a counterweight 8. The elastic blade 6 is connected, by one of its ends, to the movable plate 3, and, by the other end, to the counterweight 8. L another elastic blade 7 is connected, by one of its ends, to the counterweight 8, and, by the other end, to a support 9 which can be fixed to the frame of the machine, or which can be adjustable in translation according to the direction of the axis of the specimen. In the embodiment shown in Figure 2, the suspension elements, four in number, are identical and arranged symmetrically with respect to the axis of the specimen. In this same embodiment, each elastic blade has a generally planar shape and a rectangular outline, and one of the axes of this rectangle is parallel to the axis of the test piece. The two edges c and d of the elastic blade 6 close to the axis of the test piece are free. The edge e of the same blade is embedded in the movable plate 3, and the edge f of the same blade is embedded in the counterweight 8. The two edges g and h of the blade 7 away from the axis of the test piece are free. The edge i of this blade is embedded in the counterweight 8 and the edge j of the same blade is embedded in the support 9. The two blades of the same suspension element are arranged in parallel, one opposite the other, and are therefore interconnected by the counterweight of this suspension element. The centers geometrical rectangles of the two blades of the same suspension element, and the center of gravity of the counterweight of the same suspension element are located on the same perpendicular to the axis of the specimen. As a result, the center of gravity of this counterweight moves, as a first approximation and for small movements, parallel to this axis. The projection, on the perpendicular to the plane of the two blades of the same suspension element, of the result of the inertial forces on the counterweight is therefore zero as a first approximation. The blades are therefore subjected to bending and traction-compression, with negligible shearing force. The deformations of the neutral fibers of these blades therefore remain substantially circular and each blade can then be considered, from the kinematic point of view, for small movements, as an articulation around that of the two axes of the rectangle delimiting this blade which is perpendicular to the axis of the test tube. FIG. 3 highlights, by amplifying them, the deformations of the blades and the concomitant displacements of the movable plate and the weights.
Ainsi, le mouvement de translation du plateau mobile se traduit par un mouvement de chaque masselotte équivalent en première approximation à une rotation autour d'un axe fixe perpendiculaire à l'axe de l'eprouvette. Les formes, dimensions et dispositions relatives des masselottes sont telles que le moment résultant des forces d'inertie sur l'ensemble des masselottes soit nul. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, ce résultat est obtenu en disposant les quatre éléments de suspension, tous identiques, de façon symétrique par rapport à l'axe de l' éprouvette.Thus, the translational movement of the movable plate results in a movement of each counterweight equivalent as a first approximation to a rotation about a fixed axis perpendicular to the axis of the test piece. The shapes, dimensions and relative arrangements of the weights are such that the moment resulting from the forces of inertia on all the weights is zero. In the embodiment shown in Figure 2, this is achieved by arranging the four suspension elements, all identical, symmetrically with respect to the axis of the test piece.
Les formes, dimensions et dispositions relatives des masselottes sont également telles que le centre de gravité de l'ensemble inertiel constitué par les masselottes et le plateau mobile reste fixe, de manière à rendre nulle la résultante des forces d'inertie sur ces éléments, mobiles. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, ce résultat est obtenu si l'on respecte la relation suivante: a.m2 = b.m1 m1 est la masse du plateau mobile, m2 est la masse totale des masselottes. a est la distance du centre de gravité G d'une masselotte au plan médian de la lame la plus éloignée de l'axe de l'eprouvette. b est la distance entre les plans médians des deux lames d'un même élément de suspension.. La nullité de la résultante et du moment résultant des forces d'inertie sur l'ensemble des masses mobiles se traduit par la nullité des forces dynamiques transmises au bâti et, en conséquence, par l'absence de vibration parasite de ce bâti. D'autre part, la matière constituant chaque masselotte est répartie de telle manière que le rayon de giration de cette masselotte par rapport à l'axe instantané de rotation de cette masselotte soit relativement grand, comparé à la distance séparant les deux lames qui constituent, avec cette masselotte, un même élément de suspension.The shapes, dimensions and relative arrangements of the weights are also such that the center of gravity of the inertial assembly constituted by the weights and the movable plate remains fixed, so as to nullify the result of the inertial forces on these mobile elements. . In the embodiment shown in FIG. 1, this result is obtained if the following relation is respected: am 2 = bm 1 m 1 is the mass of the movable plate, m 2 is the total mass of the flyweights. a is the distance from the center of gravity G of a counterweight to the median plane of the blade farthest from the axis of the test piece. b is the distance between the median planes of the two blades of the same suspension element. The nullity of the resultant and of the moment resulting from the forces of inertia on the set of mobile masses results in the nullity of the dynamic forces transmitted to the frame and, consequently, by the absence of parasitic vibration of this frame. On the other hand, the material constituting each counterweight is distributed in such a way that the radius of gyration of this counterweight relative to the instantaneous axis of rotation of this counterweight is relatively large, compared to the distance separating the two blades which constitute, with this flyweight, the same suspension element.
Les courses des parties massives des masselottes sont donc grandes par rapport à la course du plateau mobile. L'application des théorèmes généraux de la mécanique rationnelle montre que, dans ces conditions, l'ensemble inertiel constitué par les masselottes peut être remplacé par une masse fictive unique liée au plateau mobile, cette masse fictive pouvant être plus grande que la masse totale des masselottes. Cette masse fictive m peut être calculée en considérant le modèle simplifié représenté à la figure 4, équivalent pour le comportement inertiel, et valable en première approximation pour les petits déplacements: m = m2.r2/b2 m2 est la masse totale des masselottes. r est le rayon de giration de chaque masselotte par rapport à son axe instantané de rotation 0. b est la distance entre les plans médians des deux lames d'un même élément de suspension. La possibilité de choisir le rapport r/b permet d'alléger considérablement les masses mobiles de la machine, par rapport aux machines conventionnelles et pour des fréquences de fonctionnement et raideurs d' éprouvettes égales. D'autre part, dans le mode de réalisation représenté à la figure 2. l'ensemble élastique constitué par les éléments de suspension présente une direction de raideur minimale, parallèlement à l'axe de l'eprouvette. Perpendiculairement à cet axe, les raideurs de ce système élastique sont considérablement plus grandes du fait de la forme plane et rectangulaire donnée aux lames et de la disposition symétrique des quatre éléments de suspension utilisés dans ce mode de réalisation. Cette caractéristique, de raideur transversale élevée est acquise pour tous les modes de réalisation comprenant au moins trois éléments de suspension, disposés de telle sorte que les lames élastiques de ces éléments de suspension ne soient pas toutes parallèles. Les raideurs angulaires de l'ensemble élastique constitué par les éléments de suspension sont également très grandes, et ceci dans toutes les directions, ce qui permet de garantir la bonne qualité cinématique du guidage que constitue cet ensemble élastique, et, par conséquent, l' absence de sollicitations parasites induites dans l'eprouvette par des composantes parasites éventuelles du mouvement du plateau mobile.The strokes of the massive parts of the counterweights are therefore large compared to the stroke of the movable plate. The application of general theorems of rational mechanics shows that, under these conditions, the inertial assembly constituted by the flyweights can be replaced by a single fictitious mass linked to the movable plate, this fictitious mass being able to be greater than the total mass of weights. This fictitious mass m can be calculated by considering the simplified model represented in figure 4, equivalent for inertial behavior, and valid as a first approximation for small displacements: m = m 2 .r 2 / b 2 m 2 is the total mass weights. r is the turning radius of each counterweight with respect to its instantaneous axis of rotation 0. b is the distance between the median planes of the two blades of the same suspension element. The possibility of choosing the r / b ratio makes it possible to considerably lighten the moving masses of the machine, compared with conventional machines and for operating frequencies and stiffnesses of equal test pieces. On the other hand, in the embodiment shown in Figure 2. the elastic assembly constituted by the suspension elements has a direction of minimum stiffness, parallel to the axis of the specimen. Perpendicular to this axis, the stiffnesses of this elastic system are considerably greater due to the planar and rectangular shape given to the blades and the symmetrical arrangement of the four suspension elements used in this embodiment. This characteristic, of high transverse stiffness, is acquired for all the embodiments comprising at least three suspension elements, arranged in such a way that the elastic strips of these suspension elements are not all parallel. The angular stiffnesses of the elastic assembly constituted by the suspension elements are also very large, and this in all directions, which makes it possible to guarantee the good kinematic quality of the guidance constituted by this elastic assembly, and, consequently, absence of parasitic stresses induced in the test piece by possible parasitic components of the movement of the moving plate.
En plus de la fonction de guidage et de transformation du mouvement de translation du plateau mobile en mouvement de rotation des masselottes, les lames élastiques des éléments de suspension interviennent pour transmettre à l'éprouvette un chargement statique éventuel. Cette multiplicité de fonctions est obtenue en utilisant des lames de forme simple, de faibles dimensions, et dont le coût de fabrication est très réduit, en comparaison avec les ressorts de formes complexes qui doivent être utilisés dans les machines conventionnelles.In addition to the function of guiding and transforming the translational movement of the movable plate into the rotational movement of the weights, the elastic blades of the suspension elements intervene to transmit to the test piece any static load. This multiplicity of functions is obtained by using blades of simple shape, of small dimensions, and the manufacturing cost of which is very reduced, in comparison with the springs of complex shapes which must be used in conventional machines.
Dans le mode réalisation représenté à la figure 1, l' électro-aimant 10 ou le générateur de force à bobine mobile assurant l'entretien des oscillations est placé dans l'espace compris entre les éléments de suspension, en vue de limiter l'encombrement de la machine. D'autre part, on peut remarquer que le générateur de force ou de déplacement objet de la présente invention comporte, contrairement aux dispositifs conventionnels , peu de surfaces qui vibrent perpendiculairement à elles-mêmes et qui de ce fait sont génératrices de sons. La présente invention, appliquée en particulier aux machinés d'essais de fatigue et de fissuration des matériaux, permet donc d'en diminuer le poids, l'encombrement, le coût de fabrication, ainsi que la nuisance acoustique qu' elles provoquent. In the embodiment shown in Figure 1, the electromagnet 10 or the voice coil force generator ensuring the maintenance of oscillations is placed in the space between the suspension elements, in order to limit the size of the machine. On the other hand, it can be noted that the force or displacement generator object of the present invention comprises, unlike conventional devices, few surfaces which vibrate perpendicular to themselves and which therefore generate sounds. The present invention, applied in particular to machines for testing fatigue and cracking of materials, therefore makes it possible to reduce the weight, the bulk, the manufacturing cost, as well as the acoustic nuisance which they cause.

Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif générateur de force ou de déplacement en translation rectiligne, électromécanique, résonnant, pouvant être utilisé dans les machines d'essais de fatigue et de fissuration des matériaux, caractérisé en ce que les masses intervenant dans le phénomène de résonance ne sont pas liées directement à l'organe de transmission de la force ou du déplacement à l'eprouvette, mais lui sont reliées par l'intermédiaire de lames élastiques disposées de telle sorte que les mouvements de ces masses comportent au moins une composante de rotation.1- Device for generating force or displacement in rectilinear translation, electromechanical, resonant, which can be used in fatigue and cracking materials testing machines, characterized in that the masses involved in the resonance phenomenon are not linked directly to the member for transmitting force or displacement to the specimen, but are connected to it by means of elastic blades arranged so that the movements of these masses comprise at least one component of rotation.
2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains points des masses mobiles ont un déplacement linéaire plus grand que celui de l'organe de transmission de la force ou du déplacement à l'eprouvette, en vue d' alléger le générateur, pour une même raideur du générateur suivant la trajectoire de cet organe de transmission et pour une même fréquence de fonctionnement en résonance. 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en vue de guider les masses intervenant dans le phénomène de résonance et de communiquer à ces masses un mouvement de rotation, chacune de ces masses est reliée, d'une part à l'organe de tranmission de la force ou du déplacement à l'eprouvette, d'autre part au bâti de la machine ou à un support éventuellement réglable mais fixé à ce bâti lorsque le dispositif est utilisé, par des lames élastiques, de forme générale plane, et disposées parallèlement à la trajectoire rectiligne de l'organe de transmission de la force ou du déplacement a l'eprouvette.2- Device according to claim 1, characterized in that certain points of the moving masses have a greater linear displacement than that of the member for transmitting the force or the displacement with the test tube, in order to lighten the generator, for the same stiffness of the generator along the path of this transmission member and for the same operating frequency in resonance. 3- Device according to claim 1, characterized in that, in order to guide the masses involved in the phenomenon of resonance and to communicate to these masses a rotational movement, each of these masses is connected, on the one hand to the member for transmitting force or displacement to the test piece, on the other hand to the frame of the machine or to an optionally adjustable support but fixed to this frame when the device is used, by elastic blades, of generally planar shape, and arranged parallel to the rectilinear trajectory of the member for transmitting force or displacement to the specimen.
4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en vue d'éliminer la transmission d'efforts dynamiques au bâti et les vibrations de ce bâti et la nuisance acoustique qui en résulteraient, les masses intervenant dans le phénomène de résonance sont disposées de telle sorte que les forces d' inertie dues aux mouvements de ces lames s'équilibrent. 4- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, in order to eliminate the transmission of dynamic forces to the frame and the vibrations of this frame and the noise nuisance which would result therefrom, the masses intervening in the phenomenon resonance are arranged so that the inertial forces due to the movements of these blades are balanced.
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