RU2292030C1 - Device for testing specimen made of shape memory material - Google Patents

Device for testing specimen made of shape memory material Download PDF

Info

Publication number
RU2292030C1
RU2292030C1 RU2005122011/28A RU2005122011A RU2292030C1 RU 2292030 C1 RU2292030 C1 RU 2292030C1 RU 2005122011/28 A RU2005122011/28 A RU 2005122011/28A RU 2005122011 A RU2005122011 A RU 2005122011A RU 2292030 C1 RU2292030 C1 RU 2292030C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
torsion
axial
housing
active
Prior art date
Application number
RU2005122011/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Доценко (RU)
Александр Михайлович Доценко
Владимир Николаевич Семенов (RU)
Владимир Николаевич Семенов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2005122011/28A priority Critical patent/RU2292030C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292030C1 publication Critical patent/RU2292030C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: testing engineering.
SUBSTANCE: device comprises housing, member for cyclic heating and cooling the specimen, unit for axial loading, active and passive holder and meter specimen strain. The housing of the twisting loading unit is built in the active holder and rigidly connected with the two-arm lever and head and shank of the active holder. The two-arm lever is made of a pulley and has two guiding members for two ropes. Some of the ends of the ropes are secured to the lever, and the other ends are connected with the weights. Two rolling bearings for the ropes are connected with the housing. The strain meter is made of the casing secured to the housing of the device, and axial and twisting strain meter. The microscope is built in the housing of the deformation meter.
EFFECT: enhanced precision.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний материалов с памятью формы при циклических тепловых и механических воздействиях, а именно к испытательным машинам, позволяющим воспроизводить на образце циклические нагрев и охлаждение, в диапазоне изменения температуры, вызывающем циклические мартенситные превращения структуры материала при раздельном и совместном воздействии на материал образца осевой нагрузки и нагрузки кручения, и осуществлять при этих воздействиях измерения в образце обратимых, обусловленных циклическими фазовыми превращениями, осевой деформации и деформации кручения.The invention relates to the field of testing materials with shape memory under cyclic thermal and mechanical stresses, in particular, to testing machines that can reproduce cyclic heating and cooling on a sample in a temperature range that causes cyclic martensitic transformations of the material structure when the sample material is separately and jointly exposed axial load and torsion load, and carry out measurements under these influences in a reversible sample due to cyclic phase rotations, axial strain and torsional strain.

Особые свойства материалов с памятью формы (Справочное издание "Материалы с памятью формы", под ред. В.А.Лихачева, T.1, 1999) находят эффективное применение в различных отраслях техники. Предполагается, что с целью улучшения аэродинамических характеристик, повышения показателей прочности, долговечности, живучести и весового совершенства авиационных конструкций материалы с памятью формы будут применены в них в качестве элементов "мышечной системы", позволяющей изменять конфигурацию конструкции с точки зрения ее адаптации к режиму полета и осуществлять демпфирование колебаний конструкции и уменьшение приложенных к ней циклических нагрузок. Однако для того, чтобы материалы с памятью формы нашли эффективное применение в авиационных конструкциях, память формы в виде обратимых деформаций должна сохраняться на протяжении всего срока службы авиационной конструкции. Для установления и обеспечения стабильности значений обратимых деформаций необходимы испытания образцов материалов с памятью формы с воспроизведением в них многократного процесса циклического нагрева и охлаждения, соответствующего многократному процессу воспроизведения мартенситного превращения структуры этих материалов при совместном нагружении растяжением (сжатием) и кручением, характерным для условий эксплуатации авиационных конструкций.The special properties of materials with shape memory (Reference publication "Materials with shape memory", edited by V.A. Likhachev, T.1, 1999) find effective application in various branches of technology. It is assumed that in order to improve aerodynamic characteristics, increase the strength, durability, survivability and weight perfection of aircraft structures, materials with shape memory will be used as elements of a “muscle system” that allows you to change the configuration of the structure in terms of its adaptation to flight mode and carry out damping of structural vibrations and reduction of cyclic loads applied to it. However, in order for materials with shape memory to find effective use in aircraft structures, shape memory in the form of reversible deformations must be maintained throughout the life of the aircraft structure. To establish and ensure the stability of reversible deformation values, it is necessary to test samples of materials with shape memory with the repetition of a multiple process of cyclic heating and cooling in them, corresponding to the multiple process of reproducing the martensitic transformation of the structure of these materials under joint loading by tension (compression) and torsion, which is typical for aircraft operating conditions constructions.

Известна машина для испытаний образца материала, содержащая корпус, нагружающий узел, активный и пассивный захваты и измеритель деформации растяжения образца, содержащий гибкую нить, прикрепленную к активному захвату и связанную с барабаном, соединенным с силоизмерителем (Универсальная испытательная машина на 20 тс с пульсатором на 10 тс типа МУП-20. Руководство к машине. Армавир, 1962, 38(6)) Эта машина предназначена для испытаний при воздействии на образец нагрузок растяжения и не позволяет производить испытания при совместном воздействии нагрузок растяжения и кручения (фиг. 4).A known machine for testing a material sample, comprising a housing, a loading unit, active and passive grips, and a tensile strain gauge of a sample, comprising a flexible thread attached to an active gripper and connected to a drum connected to a force meter (20 t Universal Testing Machine with 10 pulsator vehicle type MUP-20. Manual for the machine. Armavir, 1962, 38 (6)) This machine is designed for testing under the influence of tensile loads on the specimen and does not allow testing when combined with ruzok tension and torsion (FIG. 4).

Известна машина для испытаний образца материала, содержащая корпус, электрогидравлический нагружающий узел, электрогидравлические активный и пассивный захваты и измеритель деформаций в виде двухконсольного датчика деформаций, устанавливаемого на образце (1. Решения для испытаний аэрокосмических конструкций MTS. MTS system corporation, www.mts.com. 2004. 2. Новые методы оценки сопротивления материалов хрупкому разрушению. Пер. с англ. под ред. акад. Ю.Н.Работнова. М., Мир, 1972 (фиг.1.42 на с.80)). С помощью этой машины можно производить испытания и измерения при раздельном воздействии на образец нагрузок растяжения (сжатия) и кручения. Однако она не позволяет производить испытания при совместном воздействии нагрузок растяжения (сжатия) и кручения. Проектирование и изготовление аналогичных машин или их приобретение связано с большими расходами материальных и денежных ресурсов.A known material sample testing machine comprising a housing, an electro-hydraulic loading unit, electro-hydraulic active and passive grips, and a strain gauge in the form of a two-console strain gauge mounted on a sample (1. Solutions for testing aerospace structures MTS. MTS system corporation, www.mts.com 2004. 2. New methods for assessing the resistance of materials to brittle fracture, translated from English under the editorship of academician Yu.N. Rabotnov, M., Mir, 1972 (Fig. 1.42 on p. 80)). With the help of this machine, it is possible to carry out tests and measurements under separate effects on the specimen of tensile (compression) and torsion loads. However, it does not allow testing under the combined effects of tensile (compression) and torsion loads. The design and manufacture of similar machines or their acquisition is associated with high costs of material and financial resources.

Известна вертикальная машина для испытаний на ползучесть при осевом нагружении совместно с кручением (А.С. №2152019, МПК G 01 N 3/00), содержащая корпус, верхний и нижний держатели и два узла нагружения, один из которых передает осевую нагрузку на образец через верхний держатель, а другой узел, состоящий из грузов, гибких тяг и диска, передает нагрузку кручения на образец через нижний держатель. Для измерения осевой деформации и деформации кручения используются соответственно датчик перемещений верхнего держателя и датчик перемещений эксцентрика, установленного на нижнем держателе. Так как в этой машине не предусмотрен циклический нагрев и охлаждение образца, необходимые в случае испытаний его из материала с памятью формы, и соответственно не предусмотрены необходимые для реализации в этом образце обратимых деформаций на каждом цикле реверсивные перемещения элементов узлов осевого нагружения и нагружения кручением, то технические решения, приведенные в описании этой машины могут быть источником погрешностей при испытаниях. Сложность конструкции машины, наличие большого количества элементов и соединений, а также неучитываемых сил трения скольжения в соединениях могут приводить при реверсивных перемещениях элементов узлов осевого нагружения и нагружения кручением при их совместном воздействии при испытаниях образца из материала с памятью формы в этой машине к несоответствию между приложенным крутящим моментом и измеряемым обратимым углом закручивания и между приложенной осевой нагрузкой и измеряемой обратимой осевой деформацией. При возникновении осевой деформации вследствие воздействия кручения образца из материала с памятью формы (Проблемы прочности №3, Киев, Наукова Думка, 1990, с.117-119) в случае его испытания с помощью данной машины могут иметь место дополнительные погрешности и неоднозначности в результатах испытаний. Недостатком машины является также и то, что осевая деформация и деформация кручения образца измеряются по перемещениям верхнего и нижнего держателя, а не на самом образце. Учитывая изложенное, данная машина не может быть использована для испытаний образцов из материала с памятью формы.A known vertical creep test machine under axial loading together with torsion (AS No. 2152019, IPC G 01 N 3/00), comprising a housing, upper and lower holders and two load nodes, one of which transfers axial load to the sample through the upper holder, and another node, consisting of weights, flexible rods and a disk, transfers the torsion load to the sample through the lower holder. To measure axial and torsional deformations, the displacement sensor of the upper holder and the displacement sensor of the eccentric mounted on the lower holder are used respectively. Since this machine does not provide cyclic heating and cooling of the sample, which are necessary in the case of testing it from a material with shape memory, and accordingly, the reverse movements of the elements of the axial and torsion loading units in each sample are not required to realize reversible deformations in each cycle, then Technical solutions described in this machine may be the source of test errors. The complexity of the design of the machine, the presence of a large number of elements and joints, as well as unaccounted for sliding friction forces in the joints, can lead to a mismatch between the applied samples when reversing movements of the elements of the axial and torsion loading units when they are combined when testing a sample of material with shape memory in this machine torque and the measured reversible twist angle and between the applied axial load and the measured reversible axial deformation. If axial deformation occurs due to the influence of torsion of a sample from a material with shape memory (Strength Problems No. 3, Kiev, Naukova Dumka, 1990, pp. 117-119), if it is tested using this machine, additional errors and ambiguities in the test results may occur. . The disadvantage of the machine is also that the axial and torsional strains of the sample are measured by the displacements of the upper and lower holders, and not on the sample itself. Given the above, this machine cannot be used to test samples of material with shape memory.

Известна машина для испытаний образца материала с памятью формы, содержащая корпус, нагружающий узел, активный и пассивный держатели и измеритель осевой деформации, содержащий датчик, прикрепленный к образцу и связанный с осциллографом (А.С. №1350576, МПК G 01 N 25/00). Однако эта машина не позволяет производить испытания и измерения при совместном воздействии осевой нагрузки и нагрузки кручения.A known machine for testing a sample of material with shape memory, comprising a housing, a loading unit, active and passive holders and an axial strain meter, comprising a sensor attached to the sample and connected to an oscilloscope (AS No. 1350576, IPC G 01 N 25/00 ) However, this machine does not allow testing and measurement under the combined effect of axial load and torsion load.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является машина для испытаний образца из материала с памятью формы, содержащая корпус, устройство для циклического нагрева и охлаждения образца, узел осевого нагружения, активный и пассивный держатели и измеритель деформаций образца (Патент США №5209568, 11 мая 1993, класс 374/49). Машина может быть использована для испытания образца из материала с памятью формы при циклическом нагреве и охлаждении и осевом нагружении образца и получения данных измерения осевых деформаций образца. Однако, вследствие отсутствия в данной машине узла нагружения кручением и измерителя деформаций кручения, эта машина не позволяет воспроизводить совместное воздействие на образец при циклическом нагреве и охлаждении осевой нагрузки и нагрузки кручения и осуществлять при этих воздействиях совместные измерения осевой деформации и деформации крученияThe closest technical solution to the proposed invention is a machine for testing a sample from a material with a shape memory, comprising a housing, a device for cyclic heating and cooling of the sample, an axial loading unit, active and passive holders, and a strain gauge for the sample (US Patent No. 5209568, May 11, 1993 class 374/49). The machine can be used to test a sample from a shape memory material during cyclic heating and cooling and axial loading of a sample and obtain data on measuring axial deformations of the sample. However, due to the lack of a torsion loading unit and torsion strain gauge in this machine, this machine does not allow reproducing the joint action on the specimen during cyclic heating and cooling of the axial load and torsion load and to carry out joint measurements of axial and torsional deformation under these influences

Задачей предлагаемого изобретения является осуществление возможности испытания образца из материала с памятью формы при совместном воздействии на образец циклического нагрева и охлаждения, осевой нагрузки и нагрузки кручения и осуществлять при этих воздействиях совместные измерения осевой деформации и деформации кручения при обеспечении высокой точности воспроизведения этих нагрузок и высокой точности измерения деформаций при таком совместном воздействии.The objective of the invention is the implementation of the possibility of testing a sample of material with shape memory under combined exposure to a sample of cyclic heating and cooling, axial load and torsion load and to carry out joint measurements of axial strain and torsion strain under these influences while ensuring high accuracy of reproduction of these loads and high accuracy strain measurements with such a combined effect.

Для решения этой задачи с помощью предлагаемой машины для испытаний образца из материала с памятью формы, содержащей корпус, устройство для циклического нагрева и охлаждения образца, узел осевого нагружения, активный и пассивный держатели и измеритель деформаций образца, в активный держатель встроен корпус узла нагружения кручением, жестко соединенный с двухплечим рычагом и с головной частью активного держателя и соединенный с хвостовой частью активного держателя с помощью шарового шарнира или с помощью конических подшипников качения, установленных соосно образцу с возможностью регулировки и фиксации их с помощью гаек на хвостовой части активного держателя и крышки корпуса узла нагружения кручением, указанный двухплечий рычаг выполнен в виде шкива и имеет две направляющие для двух тросов, одни концы которых закреплены на рычаге, а к другим концам подвешены грузы, к корпусу машины прикреплены две опоры качения для тросов, каждая из которых выполнена в виде ролика, установленного на подшипниках качения в кронштейне опоры на неподвижной оси перпендикулярно направлению троса, при этом измеритель деформаций выполнен в виде корпуса, прикрепленного к корпусу машины, датчика осевой деформации и деформации кручения, выполненного в виде диска, укрепленного на образце между головной частью активного держателя и устройством для циклического нагрева и охлаждения образца перпендикулярно направлению осевого нагружения и параллельно плоскости кручения, и индикаторов, выполненных в виде двух соприкасающихся шкал - прямоугольной шкалы, установленной на корпусе измерителя параллельно направлению осевого нагружения, и круговой шкалы, нанесенной на диске, в указанном корпусе измерителя деформаций встроен микроскоп с возможностью его перемещения в разных направлениях относительно шкал индикаторов.To solve this problem, using the proposed machine for testing a sample from a material with a shape memory containing a housing, a device for cyclic heating and cooling of the sample, an axial loading unit, active and passive holders and a strain gauge for the sample, the body of the torsion loading unit is integrated into the active holder, rigidly connected to the two-arm lever and to the head of the active holder and connected to the tail of the active holder using a ball joint or tapered roller bearings mounted coaxially to the specimen with the ability to adjust and fix them with nuts on the rear of the active holder and the cover of the torsion loading unit body, said two-arm lever is made in the form of a pulley and has two guides for two cables, one ends of which are fixed to the lever, and to the other weights are suspended at the ends, two rolling bearings for cables are attached to the machine body, each of which is made in the form of a roller mounted on rolling bearings in the support bracket on a fixed axis perpendicular to the direction cable, while the strain gauge is made in the form of a housing attached to the machine body, an axial strain and torsion strain gauge, made in the form of a disk mounted on the sample between the head of the active holder and the device for cyclic heating and cooling of the sample perpendicular to the axial loading direction and in parallel torsion plane, and indicators made in the form of two adjoining scales - a rectangular scale mounted on the meter body parallel to the direction of axial load In the indicated case of the strain gauge, a microscope with the possibility of its movement in different directions relative to the indicator scales is built in the indicated housing and the circular scale printed on the disk.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой машины для испытаний образца с памятью формы.Figure 1 shows a diagram of the proposed machine for testing a sample with shape memory.

На фиг.2 показана схема активного держателя со встроенным корпусом узла нагружения кручением образца.Figure 2 shows a diagram of an active holder with a built-in housing of the torsion loading unit of the sample.

На фиг.3 приведена схема измерителя осевой деформации и деформации кручения образца.Figure 3 shows a diagram of a meter of axial strain and torsional strain of the sample.

К корпусу или к колоннам 1 машины (фиг.1) прикреплено устройство 2 для циклического нагрева и охлаждения образца 3 и присоединен узел 4 осевого нагружения образца 3. Концы образца 3 закреплены в держателях 5 и 6, один из которых - активный 5 соединен с узлом 4 осевого нагружения, а другой пассивный 6 - с корпусом 1 машины через винтовое соединение, используемое при настройке машины в начале испытаний и для обеспечения жесткой фиксации пассивного держателя 6 в корпусе 1 машины во время испытаний. В активный держатель 5 встроен корпус 7 узла нагружения кручением, жестко соединенный с двухплечим рычагом 8 и с головной частью 5а (фиг.2) активного держателя 5 и соединенным с хвостовой частью 5б активного держателя 5 с помощью шарового шарнира 9 или с помощью конических подшипников качения 10, установленных соосно образцу с возможностью регулировки и фиксации их с помощью гаек 11 и 12 на хвостовой части 5б активного держателя 5 и крышки корпуса 13 узла нагружения кручением. Вследствие применения в корпусе 7 узла нагружения кручением конических подшипников качения 10 передача совместной осевой нагрузки и нагрузки кручения от узла 4 осевого нагружения и двухплечего рычага 8 нагружения кручением через корпус 7 на головную часть 5а активного держателя 5 и на образец 3 осуществляется с минимально возможным значением коэффициента трения качения, обеспечивающим более точное соответствие между приложенным крутящим моментом и измеряемым углом закручивания образца 3 и между приложенной осевой нагрузкой и обратимой осевой деформацией. Двухплечий рычаг 8 выполнен в виде шкива и имеет две направляющие для двух тросов 14, одни концы которых закреплены на рычаге 8, а к другим концам подвешены грузы 15. К корпусу 1 машины прикреплены две опоры качения 16 для тросов 14, каждая из которых выполнена в виде ролика, установленного на подшипниках качения в кронштейне опоры на неподвижной оси перпендикулярно направлению троса 14. Измеритель деформаций выполнен в виде корпуса 17, прикрепленного к корпусу 1 машины, датчика 18 (фиг.3) осевой деформации и деформации кручения, выполненного в виде диска, укрепленного на образце 3 между головной частью 5а активного держателя 5 и устройством 2 для циклического нагрева и охлаждения образца перпендикулярно направлению осевого нагружения и параллельно плоскости кручения, и индикаторов 19 и 20, выполненных в виде двух соприкасающихся шкал - прямоугольной шкалы 19, установленной на корпусе 17 измерителя параллельно направлению осевого нагружения, и круговой шкалы 20, нанесенной на диске. Для достижения высокой точности измерения осевой деформации и деформации кручения образца 3 в корпусе 17 измерителя деформаций встроен микроскоп 21 с возможностью его перемещения в разных направлениях относительно шкал индикаторов 19 и 20.A device 2 for cyclic heating and cooling of sample 3 is attached to the housing or columns 1 of the machine (Fig. 1) and an axial loading unit 4 of the sample 3 is attached. The ends of the sample 3 are fixed in holders 5 and 6, one of which is the active 5 connected to the node 4 axial loading, and the other passive 6 - with the machine body 1 through a screw connection used when setting up the machine at the beginning of the test and to ensure rigid fixation of the passive holder 6 in the machine body 1 during the test. In the active holder 5 is integrated the housing 7 of the torsion loading unit, rigidly connected to the two-arm lever 8 and to the head part 5a (Fig. 2) of the active holder 5 and connected to the tail part 5b of the active holder 5 using a ball joint 9 or using tapered roller bearings 10 mounted coaxially to the specimen with the ability to adjust and fix them with nuts 11 and 12 on the tail portion 5b of the active holder 5 and the cover of the housing 13 of the torsion loading unit. Due to the use of conical rolling bearings 10 in the torsion unit of the torsion loading unit 7, the joint axial load and torsion load are transmitted from the axial loading unit 4 and the two-arm torsion loading lever 8 through the housing 7 to the head part 5a of the active holder 5 and to the sample 3 with the lowest possible coefficient value rolling friction providing a more accurate correspondence between the applied torque and the measured twist angle of sample 3 and between the applied axial load and the reversible crop deformation. The two-shoulder lever 8 is made in the form of a pulley and has two guides for two cables 14, one ends of which are fixed on the lever 8, and weights are suspended at the other ends 15. Two rolling bearings 16 for cables 14 are attached to the machine body 1, each of which is made in in the form of a roller mounted on rolling bearings in a support bracket on a fixed axis perpendicular to the direction of the cable 14. The strain gauge is made in the form of a housing 17 attached to the housing 1 of the machine, a sensor 18 (Fig.3) of axial and torsional deformations made in the form of ska mounted on the sample 3 between the head part 5a of the active holder 5 and the device 2 for cyclic heating and cooling the sample perpendicular to the direction of axial loading and parallel to the torsion plane, and indicators 19 and 20, made in the form of two adjoining scales - a rectangular scale 19 mounted on the meter housing 17 is parallel to the direction of axial loading, and a dial 20 on the disk. In order to achieve high accuracy in measuring axial and torsion strains of sample 3, a microscope 21 is integrated in the housing 17 of the strain gauge with the possibility of its movement in different directions relative to the scales of the indicators 19 and 20.

Испытание соответствующим образом подготовленного образца из материала с памятью формы (Семенов В.Н., Мовчан А.А., Ньюнт Со. Проектирование силовозбудителя крутящего момента из сплава с памятью формы. М., Труды ЦАГИ, Вып. 2664, 2004, с.220-230) с помощью машины заключается в воздействии на образец циклического нагрева и охлаждения, раздельного и совместного осевого нагружения и нагружения кручением и совместного измерения при этих испытаниях осевой деформации и деформации кручения. При нагружении кручением возможно появление осевой деформации образца, а при осевом нагружении возможно появление деформации кручения образца.Testing an appropriately prepared sample from a shape memory material (Semenov V.N., Movchan A.A., Newt Co. Design of a power exciter of torque from an alloy with shape memory. M., Transactions of TsAGI, Issue 2664, 2004, p. 220-230) with the help of the machine is the impact on the sample of cyclic heating and cooling, separate and joint axial loading and torsion loading and joint measurement in these tests of axial and torsional deformation. Under torsion loading, axial deformation of the sample is possible, and under axial loading, torsion deformation of the sample is possible.

При воздействии на образец 3 только осевой нагрузки тросы 14 освобождают от грузов 15, образец 3 устанавливают в устройство 2 для нагрева и охлаждения, закрепляют образец в держателях 5 и 6, производят его нагружение с помощью узла 4 осевого нагружения, подвергают образец циклическому процессу нагрева и охлаждения с помощью устройства 2, измеряют в этом процессе осевую деформацию образца 3 с помощью микроскопа 21 и прямоугольной шкалы 19, используя кромку диска 18 в качестве указателя осевой деформации и измеряют деформацию кручения образца 3 с помощью микроскопа 21 и круговой шкалы 20, используя кромку прямоугольной шкалы 19 в качестве указателя деформации кручения.When the specimen 3 is subjected only to axial load, the cables 14 are freed from loads 15, the specimen 3 is installed in the device 2 for heating and cooling, the specimen is fixed in the holders 5 and 6, it is loaded using the axial loading unit 4, the specimen is subjected to a cyclic heating process and cooling device 2, in this process the axial deformation of sample 3 is measured using a microscope 21 and a rectangular scale 19, using the edge of the disk 18 as an indicator of axial deformation, and the torsion strain of sample 3 is measured with the microscope 21 and the dial 20, using the edge of the rectangular dial 19 as an indicator of torsion strain.

При воздействии на образец 3 только нагрузки кручения образец 3 устанавливают в устройство 2 для нагрева и охлаждения, закрепляют образец в держателях 5 и 6, на тросы 14 подвешивают грузы 15 и производят нагружение кручением образца, подвергают образец циклическому процессу нагрева и охлаждения с помощью устройства 2, измеряют в этом процессе осевую деформацию образца 3 с помощью микроскопа 21 и прямоугольной шкалы 19, используя кромку диска 18 в качестве указателя осевой деформации, и измеряют деформацию кручения образца 3 с помощью микроскопа 21 и круговой шкалы 20, используя кромку прямоугольной шкалы 19 в качестве указателя деформации кручения.When sample 3 is exposed only to torsion load, sample 3 is installed in device 2 for heating and cooling, the sample is fixed in holders 5 and 6, loads 15 are suspended on cables 14 and torsion loading of the sample is carried out, the sample is subjected to a cyclic heating and cooling process using device 2 , in this process, the axial deformation of sample 3 is measured using a microscope 21 and a rectangular scale 19, using the edge of the disk 18 as an indicator of axial deformation, and the torsion strain of sample 3 is measured using a microscope 21 and a dial 20 using the edge of the rectangular dial 19 as an indication of torsion strain.

При совместном воздействии на образец 3 и осевой нагрузки, и нагрузки кручения образец 3 устанавливают в устройство 2 для нагрева и охлаждения, закрепляют образец в держателях 5 и 6, производят его нагружение с помощью узла 4 осевого нагружения, на тросы 14 подвешивают грузы 15 и производят нагружение кручением образца, подвергают образец циклическому процессу нагрева и охлаждения с помощью устройства 2, измеряют в этом процессе осевую деформацию образца 3 с помощью микроскопа 21 и прямоугольной шкалы 19, используя кромку диска 18 в качестве указателя осевой деформации, и измеряют деформацию кручения образца 3 с помощью микроскопа 21 и круговой шкалы 20, используя кромку прямоугольной шкалы 19 в качестве указателя деформации крученияWhen the axial load and torsion load are applied to the sample 3, the sample 3 is installed in the device 2 for heating and cooling, the sample is fixed in the holders 5 and 6, it is loaded using the axial loading unit 4, loads 15 are suspended on the cables 14 and produced torsion loading of the sample, subjecting the sample to a cyclic heating and cooling process using the device 2, in this process the axial deformation of the sample 3 is measured using a microscope 21 and a rectangular scale 19, using the edge of the disk 18 as a decree ator axial strain and torsional strain of the sample is measured using a microscope 3 and 21, dial 20 using the rectangular edge 19 of the scale as the pointer torsion

Апробация предлагаемого измерителя деформаций с применением встроенного микроскопа показала высокую точность измерения деформаций образца. Иллюстрация оценки точности деформаций (ε, %) в случае применения микроскопа типа МПБ-2 при длине образца 100 мм, находящейся в зоне циклического нагрева и охлаждения, приведена в таблице.Testing of the proposed strain gauge using a built-in microscope showed high accuracy in measuring strain of the sample. An illustration of the assessment of the accuracy of deformations (ε,%) in the case of using a microscope of the MPB-2 type with a sample length of 100 mm located in the zone of cyclic heating and cooling is given in the table.

ТаблицаTable ε, %ε,% 1one 22 33 0,50.5 0,250.25 0,20.2 0,10.1 0,050.05 Количество деленийNumber of divisions 20twenty 4040 6060 1010 55 4four 22 1one шкалы микроскопаmicroscope scales

Для реализации этой точности необходимо при изготовлении и закреплении диска 18 на образце 3 обеспечить плоскостность диска 18 и его перпендикулярность оси образца 3.To realize this accuracy, it is necessary in the manufacture and fixing of the disk 18 on the sample 3 to ensure the flatness of the disk 18 and its perpendicularity to the axis of the sample 3.

Испытания с помощью предлагаемой машины позволяют изучать закономерности поведения материалов с памятью формы в условиях циклического теплового воздействия и нагружения, имитирующих условия эксплуатации авиационных конструкций, определять экспериментальные данные, характеризующие память формы в виде значений обратимых деформаций материала и устанавливать диапазоны их стабильности в зависимости от количества циклов нагрева и охлаждения при раздельном и совместном воздействии осевого нагружения и нагружения кручением. При испытаниях можно воспроизводить определенные виды совместных воздействий на образец, варьировать условия нагружения, нагревания и охлаждения и регистрировать деформации, напряжения и температуру. Таким образом, в зависимости от того, какие параметры задаются и поведение каких параметров исследуется, может быть экспериментально найдено решение большого числа комбинаторных задач, важных для выявления свойств и поведения материалов с памятью формы.Tests using the proposed machine allow us to study the patterns of behavior of materials with shape memory under cyclic heat and load conditions that mimic the operating conditions of aircraft structures, determine experimental data characterizing shape memory in the form of values of reversible material deformations and establish their stability ranges depending on the number of cycles heating and cooling under separate and combined effects of axial loading and torsion loading. During the tests, it is possible to reproduce certain types of joint effects on the sample, vary the loading, heating and cooling conditions and record deformations, stresses, and temperature. Thus, depending on what parameters are set and the behavior of which parameters is studied, a solution to a large number of combinatorial problems that are important for identifying the properties and behavior of materials with shape memory can be experimentally found.

Применение описанного изобретения позволяет также уменьшить расходы на проведение испытаний материалов с памятью формы, что достигается за счет того, что нет необходимости в приобретении дорогостоящего испытательного и измерительного оборудования.The application of the described invention can also reduce the cost of testing materials with shape memory, which is achieved due to the fact that there is no need to purchase expensive testing and measuring equipment.

Claims (1)

Машина для испытаний образца из материала с памятью формы, содержащая корпус, устройство для циклического нагрева и охлаждения образца, узел осевого нагружения, активный и пассивный держатели и измеритель деформаций образца, отличающаяся тем, что в активный держатель встроен корпус узла нагружения кручением, жестко соединенный с двухплечим рычагом и с головной частью активного держателя и соединенный с хвостовой частью активного держателя с помощью шарового шарнира или с помощью конических подшипников качения, установленных соосно образцу с возможностью регулировки и фиксации их с помощью гаек на хвостовой части активного держателя и крышки корпуса узла нагружения кручением, указанный двухплечий рычаг выполнен в виде шкива и имеет две направляющие для двух тросов, одни концы которых закреплены на рычаге, а к другим концам подвешены грузы, к корпусу машины прикреплены две опоры качения для тросов, каждая из которых выполнена в виде ролика, установленного на подшипниках качения в кронштейне опоры на неподвижной оси перпендикулярно направлению троса, при этом измеритель деформаций выполнен в виде корпуса, прикрепленного к корпусу машины, датчика осевой деформации и деформации кручения, выполненного в виде диска, укрепленного на образце между головной частью активного держателя и устройством для циклического нагрева и охлаждения образца перпендикулярно направлению осевого нагружения и параллельно плоскости кручения, и индикаторов, выполненных в виде двух соприкасающихся шкал - одной прямоугольной, установленной на корпусе измерителя параллельно направлению осевого нагружения, и второй круговой шкалы, нанесенной на диске, в указанном корпусе измерителя деформаций встроен микроскоп с возможностью его перемещения в разных направлениях относительно шкал индикаторов.A machine for testing a sample from a material with a shape memory, comprising a housing, a device for cyclic heating and cooling of the sample, an axial loading unit, active and passive holders and a deformation measuring device, characterized in that the housing of the torsion loading unit is integrated in the active holder and is rigidly connected to a two-arm lever and with the head of the active holder and connected to the tail of the active holder using a ball joint or using tapered roller bearings mounted coaxially with the possibility of adjusting and fixing them with nuts on the rear of the active holder and the cover of the torsion unit, the specified two-arm lever is made in the form of a pulley and has two guides for two cables, one ends of which are fixed to the lever, and loads are suspended at the other ends , two rolling bearings for cables are attached to the machine body, each of which is made in the form of a roller mounted on rolling bearings in the support bracket on a fixed axis perpendicular to the direction of the cable, while measuring l deformations are made in the form of a body attached to the machine body, an axial strain and torsion strain gauge made in the form of a disk mounted on the sample between the head of the active holder and the device for cyclic heating and cooling of the sample perpendicular to the axial loading direction and parallel to the torsion plane, and indicators made in the form of two adjoining scales - one rectangular, mounted on the meter body parallel to the direction of axial loading, and a second circular bar In the indicated case of the strain gauge, a microscope is built-in on the disk, with the possibility of its movement in different directions relative to the indicator scales.
RU2005122011/28A 2005-07-13 2005-07-13 Device for testing specimen made of shape memory material RU2292030C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122011/28A RU2292030C1 (en) 2005-07-13 2005-07-13 Device for testing specimen made of shape memory material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122011/28A RU2292030C1 (en) 2005-07-13 2005-07-13 Device for testing specimen made of shape memory material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2292030C1 true RU2292030C1 (en) 2007-01-20

Family

ID=37774758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005122011/28A RU2292030C1 (en) 2005-07-13 2005-07-13 Device for testing specimen made of shape memory material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292030C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2384804A1 (en) * 2010-07-12 2012-07-12 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Bank of tests for the characterization of actuators based on ferromagnetic materials with memory of form. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
RU2476854C2 (en) * 2011-01-11 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Test setup of specimen from material with shape memory, at complex stress condition
RU2478928C1 (en) * 2011-10-18 2013-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Method for determining thermomechanical characteristics of materials with shape memory
RU186813U1 (en) * 2018-03-12 2019-02-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина" (ФГБОУ ВО Орловский ГАУ) Installation for testing the strength of a thin-walled cylindrical specimen with non-trivial properties in a complex stress-strain state
RU212137U1 (en) * 2021-06-02 2022-07-07 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") INSTALLATION FOR TESTING HIGH MODULUS FILMS

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2384804A1 (en) * 2010-07-12 2012-07-12 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Bank of tests for the characterization of actuators based on ferromagnetic materials with memory of form. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
RU2476854C2 (en) * 2011-01-11 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Test setup of specimen from material with shape memory, at complex stress condition
RU2478928C1 (en) * 2011-10-18 2013-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Method for determining thermomechanical characteristics of materials with shape memory
RU186813U1 (en) * 2018-03-12 2019-02-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина" (ФГБОУ ВО Орловский ГАУ) Installation for testing the strength of a thin-walled cylindrical specimen with non-trivial properties in a complex stress-strain state
RU212137U1 (en) * 2021-06-02 2022-07-07 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") INSTALLATION FOR TESTING HIGH MODULUS FILMS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Arbogast et al. A high-frequency shear device for testing soft biological tissues
JP5562053B2 (en) Moment calibration device and calibration method for multi-component force meter
JPS6329209B2 (en)
CN204718885U (en) Material Micro Mechanical Properties is biaxial stretch-formed-fatigue test system
RU2292030C1 (en) Device for testing specimen made of shape memory material
CN108507753B (en) Output signal combination method of three-component optical fiber balance
CN107101874A (en) Photosensitive resin model loading device
Chen et al. Calibration technology of optical fiber strain sensor
CN102183413A (en) Filament fiber loading and measuring device under Raman environment
Darlington et al. An apparatus for the measurement of tensile creep and contraction ratios in small non-rigid specimens
Libii Design, analysis and testing of a force sensor for use in teaching and research
JP3904600B2 (en) Support system with wire suspension fixed in radial direction
Rhew NASA LaRC Strain Gage Balance Design Concepts
Nyilas Transducers for Sub‐Micron Displacement Measurements at Cryogenic Temperatures
US3178936A (en) Flexural testing of materials
Raske et al. An extensometer for low-cycle fatigue tests on anisotropic materials at elevated temperatures
Ding et al. A simple, high precision biaxial extensometer for high temperature creep study
RU2745947C1 (en) Method for determining bending rigidity of polymeric composite materials under different temperature conditions
US2931220A (en) Deflection measuring apparatus
RU2651617C1 (en) Method and device for determination of heat endurance of polymer composite materials
US3587303A (en) Alignment measurement
SU1430737A1 (en) Bench for graduating resistance strain gauges
CN100356152C (en) Force sensor for automatic tester
Kim et al. Uniformity of axial displacement in element testing
Bargeron III Cotton elongation measurement using high volume instruments

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140714