PL223674B1 - Sposób pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych w warunkach laboratoryjnych.

Znany sposób pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych polega na tym, że jeden tensometr nakleja się na bocznej powierzchni pod kątem π/4 radianów do osi podłużnej badanej próbki, a drugi tensometr na przeciwnej bocznej powierzchni próbki równ olegle do pierwszego tensometru i łączy się je w konfiguracji półmostka Wheatstona ze wzmacniaczem pomiarowym. Następnie próbkę instaluje się w urządzeniu do badań zmęczeniowych i uruchamia wibrator skręcający wywołujący moment skręcający próbkę, która odkształca się dynamicznie. Napięciowy sygnał na wyjściu wzmacniacza pomiarowego odwzorowuje przebieg w czasie odkształceń postaciowych skręcanej próbki. Przebieg w czasie napięciowego sygnału odkształceń postaciowych rejestruje się w celu analizy wytrzymałościowej zachowania się materiału próbki lub wykorzystuje do dalszego przetwarzania w obwodzie elektrycznym sterowania obciążeniem w fazie inicjacji pęknięcia zmęczeniowego badanej próbki.

W znanym sposobie pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych występuje konieczność naklejania dwóch miniaturowych tensometrów na każdej badanej próbce i łączenia ich wyjątkowo cienkimi przewodami ze wzmacniaczem pomiarowym, co wymaga niezwykłych umiejętności eksperymentatora, aby nie uszk odzić tensometrów i skutecznie je włączyć w elektryczny obwód pomiarowy. Wykonywanie pomiarów postaciowych odkształceń sprężysto-plastycznych próbek w pełnym, pożądanym zakresie jest znacznie ograniczone zakresem pomiarowym tensometrów. Nadto utrudnione jest obserwowanie i pomiar długości propagującego pęknięcia zmęczeniowego próbki przy sterowaniu jej obciążeniem, ponieważ tensometry ulegają zniszczeniu wraz z propagacją pęknięcia zmęczeniowego w badanej próbce.

Istota sposobu pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych według wynalazku polega na tym, że jednocześnie mierzy się i rejestruje przebiegi czasowe napięcia sygnału odkształceń postaciowych badanej próbki i przebiegi czasowe napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę. Następnie porównuje się i wyznacza wartość współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę na odkształcenia postaciowe próbki jako stosunek wartości napięcia sygnału odkształceń postaciowych badanej próbki do wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę. Potem mierzy się wyłącznie wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę i skaluje za pomocą wyznaczonego współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę na odkształcenia postaciowe próbki. Korzystnie jest, gdy wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę mierzy się bezkontaktowo za pomocą czujnika przemieszczeń liniowych.

Sposób pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych według wynalazku pozwala obserwować i mierzyć długości pęknięć zmęczeniowych próbek o ustalonych rozmiarach geometrycznych, niezależnie od rodzaju testowanego materiału konstrukcyjnego, na każdym etapie ich pękania aż do całkowitego złomu, dzięki jednorazowemu wyznaczeniu współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę na odkształcenia postaciowe skręcanej próbki danego urządzenia. Umożliwia wielokrotne wykonywanie pomiarów przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę za pomocą tylko jednego czujnika przemieszczeń po wyznaczeniu współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę na odkształcenia postaciowe próbki urządzenia do badań zmęczeniowych. Współczynnik konwersji przemieszczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę na odkształcenia postaciowe próbki staje się dodatkowym parametrem eksploatacyjnym tego urządzenia. Umożliwia wykonywanie pomiarów postaciowych odkształceń sprężysto-plastycznych próbek w pożądanym i pełnym zakresie pomiarowym. Sposób według wynalazku znacznie rozszerza możliwości urządzenia do badań zmęczeniowych materiałów konstrukcyjnych obejmując zarówno okres inicjacji pękania, jak i jego propagację. Bezkontaktowy pomiar przemies zczeń liniowych przegubu dźwigni skręcającej próbkę nie zakłóca procesu skręcania próbki w czasie pomiaru jej odkształceń postaciowych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest bliżej objaśniony na rysunku, którego fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych, a fig. 2 przedstawia rzut z góry urząPL 223 674 B1 dzenia do pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych.

Jeden tensometr nakleja się na bocznej powierzchni próbki 2 pod kątem π/4 radianów do jej podłużnej osi, a drugi tensometr na przeciwnej bocznej powierzchni próbki 2 równolegle do pierwszego tensometru i łączy się je w konfiguracji półmostka Wheatstona ze wzmacniaczem pomiarowym. Następnie jeden koniec próbki 2 mocuje się w stałym nieruchomym uchwycie 1, a drugi koniec mocuje się sztywno w ruchomym uchwycie 3 połączonym z dźwignią skręcającą 4 próbkę 2, która poprzez przegub 5 i cięgno 7 połączona jest z uchwytem wibratora skręcającego 8. Bezkontaktowy czujnik przemieszczeń 6 połączony ze wzmacniaczem pomiarowym przymocowany jest do podstawy 9 urządzenia do badań zmęczeniowych. Następnie uruchamia się wibrator skręcający 8, który generuje dynamiczne obciążenia próbki 2, powodując zmienne jej odkształcenia postaciowe. Po wygenerowaniu obciążenia próbki 2, jednocześnie mierzy się i rejestruje przebiegi czasowe napięcia sygnału odkształceń postaciowych próbki 2 i przebiegi czasowe napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2. Wartości napięcia sygnału proporcjonalnego do odkształceń postaciowych próbki 2 mierzy się za pomocą tensometrów, a wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 mierzy się za pomocą czujnika przemieszczeń liniowych 6. Przebiegi czasowe napięcia sygnału odkształceń postaciowych badanej próbki 2 i przebiegi czasowe napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 rejestruje się za pomocą rejestratora. Przebiegi czasowe porównuje się i wyznacza wartość współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 na odkształcenia postaciowe próbki 2 jako stosunek wartości napięcia sygnału odkształceń postaci owych badanej próbki 2 do wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2. Po wyznaczeniu wartości współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 na odkształcenia postaciowe próbki 2, współczynnik ten jako stała wartość dla ustalonych rozmiarów geometrycznych próbek, niezależnie od rodzaju testowanych materiałów konstrukcyjnych, staje się charakterystycznym parametrem eksploatacyjnym urządzenia do badań zmęczeniowych. Następnie mierzy się wyłącznie wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 i skaluje przy pomocy wyznaczonego współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 na odkształcenia postaciowe próbki 2, które odzwierciedlają odkształcenia postaciowe skręcanej próbki 2.

Pomiar odkształceń postaciowych kolejnych próbek bez naklejonych tensometrów, skręcanych w urządzeniu do badań zmęczeniowych o wyznaczonym charakterystycznym współczynniku eksploatacyjnym polega na tym, że mierzy się wyłącznie wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 i skaluje za pomocą wyznaczonego współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu 5 dźwigni skręcającej 4 próbkę 2 na odkształcenia postaciowe próbki 2, które odzwierciedlają faktyczne odkształcenia postaciowe skręcanych próbek.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób pomiaru odkształceń postaciowych skręcanych próbek materiałów konstrukcyjnych w urządzeniu do badań zmęczeniowych polegający na tym, że badaną próbkę obciąża się za pomocą wibratora skręcającego, mierzy wartości napięcia sygnału proporcjonalnego do odkształceń postaciowych próbki za pomocą tensometrów i rejestruje przebiegi napięciowe odkształceń postaciowych, znamienny tym, że jednocześnie mierzy się i rejestruje przebiegi czasowe napięcia sygnału odkształceń postaciowych badanej próbki (2) i przebiegi czasowe napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu (5) dźwigni skręcającej (4) próbkę (2), po czym porównuje i wyznacza się wartość współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu (5) dźwigni skręcającej (4) próbkę (2) na odkształcenia postaciowe próbki (2) jako stosunek wartości napięcia sygnału odkształceń postaciowych badanej próbki (2) do wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu (5) dźwigni skręcającej (4) próbkę (2), a następnie mierzy się wyłącznie wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu (5) dźwigni skręcającej (4) próbkę (2) i skaluje za pomocą wyznaczonego współczynnika konwersji przemieszczeń liniowych przegubu (5) dźwigni skręcającej (4) próbkę (2) na odkształcenia postaciowe próbki (2).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wartości napięcia sygnału przemieszczeń liniowych przegubu (5) dźwigni skręcającej (4) próbkę (2) mierzy się bezkontaktowo za pomocą czujnika przemieszczeń liniowych (6).