SU1132197A1

SU1132197A1 - Method and device for fatigue-testing of objects supported as a cantilever

Info

Publication number: SU1132197A1
Application number: SU823475130A
Authority: SU
Inventors: Игорь Прокофьевич Коваль; Юрий Александрович Коломиец; Виктор Александрович Ровков; Юрий Николаевич Федоров
Original assignee: Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date: 1982-07-27
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1984-12-30

Abstract

1. Способ испытани на усталость КОНСОЛЬНО закрепленных объектов, заключающийс в том, что испытуемый объект жестко закрепл ют на подвижной системе электродинамического вибровозбудител , возбуждают резонансные изгйбные колебани объекта при программном ступенчатом изменении уровн колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени, отличающийс тем, что, с целью повыщени достоверности результатов испытани , при переходе от одной ступени нагружени к другой осуществл ют демпфирование колебаний объекта путем сообщени подвижной системе вибровозбудител ускорени в противофазе с ускорением испытуемого объекта, причем при переходе с высшего уровн на низший демпфи§ рование осуществл ют с момента перехода , а при переходе с низшего уровн на зысший - с момента превыше ни заданного уровн колебаний.1. A method for testing fatigue of CONSOLNELY fixed objects, which consists in the fact that the test object is rigidly fixed on the moving system of an electrodynamic vibration exciter, excite resonant bend vibrations of the object with a program step change in the level of oscillations and maintain the level of vibrations at each step, characterized in order to increase the reliability of the test results, when going from one loading stage to another, the object’s oscillations are damped mobile audio system vibroexciters acceleration in antiphase with the acceleration of the test object, wherein at the transition from a higher level to a lower dempfi§ tion is carried out from the time of transition, and the transition from the lowest level at zysshy - since above a predetermined level or vibrations.

Description

ооoo

2. Устройство дл испытани на усталость консольнр закрепленных объектов, содержащее электродинамический вибровозбудитель, захват дл креплени испытуемого объекта н подвижной системе вибровозбудител , генератор синусоидального напр жени , программный задатчик и цепь обратной св зи, включающую датчик амплитуды колебаний объекта, элемен сравнени , второй вход которого соединен с программным задатчиком, регулируемьш усилитель, который соединен одним входомс генератором синусоидального напр жени и имеет2. A device for testing fatigue of a cantilever of fixed objects, containing an electrodynamic vibration exciter, a grip for fastening the test object on a moving vibration exciter system, a sinusoidal voltage generator, a software unit and a feedback circuit including an amplitude sensor for the object, a comparison element, the second input of which connected to a software master, an adjustable amplifier which is connected by one input with a sinusoidal voltage generator and has

на другом входе управл емое сопротивление , подключенное к выходу элемента сравнени , и усилитель мощности, с выходом которого соединена -катушка . электродинамического вибровозбудител отличающеес тем, чтоat another input, a controllable resistance connected to the output of the reference element and a power amplifier with the output of which is connected is a coil. Electrodynamic vibration exciter is characterized in that

регулируемый усилитель выполнен в виде последовательно соединенных моста с активными сопротивлени ми, в одно плечо которого включено управл емое сопротивление, и усилител с дифференциальными входами, включенное, го в измерительную диагональ моста, в диагональ питани которого включенthe adjustable amplifier is made in the form of a series-connected bridge with active resistances, in one arm of which a controllable resistance is included, and an amplifier with differential inputs, included in the measuring diagonal of the bridge, in the power diagonal of which is included

генератор синусоидального напр жени .sine wave generator.

Изобретение относитс к прочностным испытани м материалов и деталей машин, а именно, к способу и устройству дл испытани на усталость консольно закрепленных объектов и может быть использовано, например, дл испытаний турбинных лопаток.The invention relates to the strength testing of materials and machine parts, namely, to a method and apparatus for fatigue testing of cantilevered objects and can be used, for example, to test turbine blades.

Известен способ испытани на уста лость консрльно закрепленных объектов , заключающийс в том; что испытуемь:й объект жестко закрепл ют на подвижной системе электродинамического виброБозбудител и возбуждают резонансные изгибные колебани объекта с посто нной амплитудой |}} There is a known method for fatigue testing of fixed objects, namely; that the test object is rigidly fixed on the moving system of an electrodynamic vibro-exciter and excites resonant bending vibrations of an object with a constant amplitude |}}

Однако испытани объекта при посто нном уровне амплитуды колебаний (напр жени не соответствуют услови м его эксплуатации. .However, testing the object at a constant level of the oscillation amplitude (the voltage does not correspond to the conditions of its operation.

Наиболее близким к изобретению по техническому существу вл етс способ испытани на усталость консольно закрепленных объектов, заключающийс в том, что испытуемый объект жестко закрепл ют на подвиркной системе вибровозбудител , возбуж дают резонансные изгибные колеба-. ни объекта при программном ступенчатом изменении уровн колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени |2j.The closest to the invention in technical terms is the method for fatigue testing of cantilevered objects, which consists in the fact that the test object is rigidly fixed on the subwoofer system of the exciter, which are excited by resonant bending oscillations. Neither an object with a programmed step change in the level of oscillations and maintains the level of oscillations at each step | 2j.

Устройство дл осуществлени этого способа испытани содержит электродинамический вибровозбудитель захват дл креплени испытуемого объекта на подвижной системе вибро . возбудител , генератор синусоидального напр жени , программный задатчик и цепь обратной св зи, включающую датчик амплитуды 5 колебаний объекта, элемент сравнени , второй вход которого соединен с программным задатгсиком, регулируемый усилитель, который соединен одним входом с генератором синусо01 , идального напр жени и имеет наA device for carrying out this test method contains an electrodynamic exciter gripper for mounting the test object on a moving vibrator system. an exciter, a sinusoidal voltage generator, a software setpoint generator and a feedback circuit including an amplitude sensor 5 of the object oscillations, a reference element, the second input of which is connected to the software preset, an adjustable amplifier that is connected by one input to the sine generator, an ideal voltage and has

другом входе управл емое сопротивление , подключенное к выходу элемента сравнени , и усилитель мощности, с выходом которого соединена катущка 5 электродинамического вибровозбудител 27.another input is a controlled resistance connected to the output of the reference element, and a power amplifier, to the output of which the coil 5 of the electrodynamic exciter 27 is connected.

Недостатком известного способа и устройства дл его осуществлени вл етс то, что они не обеспечи- 0 вают высокую точность воспроизведени заданной программы нагружени , так как при ступенчатом переходе от одной ступени нагружени к другой имеет место длительный переходной 5 процесс (затухающие колебани приA disadvantage of the known method and device for its implementation is that they do not ensure high accuracy of reproduction of a given loading program, since during a stepwise transition from one loading stage to another, a long transitional process takes place (damped oscillations with

переходе с высшего уровн на низший, выброс при переходе с низшего уровн на высщий). Вли ние переходных режимов на развитие уст остных повреждений не учитываетс , что снижает достоверность результатов испытани .transition from a higher level to a lower level, an emission from a transition from a lower level to a higher level. The effect of transient conditions on the development of oral damage is not taken into account, which reduces the reliability of the test results.

Цель изобретени - повышение достоверности результатов испытани .The purpose of the invention is to increase the reliability of the test results.

Эта цель достигаетс тем, что согласно способу испытани на уста3 лость консольно закрепленных-объектов , заключающемус в том, что испытуемый объект жестко закрепл ют на подвижной системе электродинамического вибровозбудител , возбуждают резонансные изгибные колебани объекта при программном ступенчатом изменении уровн колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени, при переходе от одной ступени нагружени к другой осущест вл ют демпфирование колебаний объек та путем сообщени подвижной систем вибровозбудител ускорени в против фазе с ускорением испытуемого объек та, причем при переходе с высшего уровн на низший демпфирование осуществл ют с момента перехода, а при переходе с низшего уровн на высший - с момента превьшгени задан ного уровн колебаний. В устройстве дл испытани на усталость консольно закрепленных объектов, содержащем электродинамический вибровозбудитель, захват дл креплени испытуемого объекта на подвижной -системе вибровозбудител , генератор синусоидального напр жени программный задатчик и цепь обратно св зи, включающую датчик амплитуды колебаний объекта, элемент сравнени , второй вход-которого соединен с программным задатчиком, регулируе мый усилитель, который соединен одним входом с генератором синусоидал ного напр жени и имеет на другом входе управл емое сопротивление, по ключенное к выходу элемента сравнени , и усилитель мощности, с выходо которого соединейа катушка электродинамического вибровозбудител , регулируемый усилитель выполнен в виде последовательно соединенных моста с активными сопротивлени ми, в одно плечо которого включено управл емое сопротивление, и усилител с дифференциальными входами, включенного в измерительную диагональ моста, в диагональ питани которого включен генератор синусоидального напр жени . Такой способ и устройство дл его осуществлени сокращают длительность переходных процессов,.вследст вие чего уменьшаетс вли ние послед них на результаты испытаний. На чертеже изображена функционал на схема устройства дл испытани на усталость консольно закрепленных 7Л объектов при программном ступенчатом нагружении. Устройство содержит электродинамический вибровозбудитель 1, захват 2 дл креплени испытуемого объекта 3, жестко установленный на подвижной системе вибровозб-удител$| 1, генератор 4 синусоидального напр жени , программный задатчик 5; цепь. 6обратной св зи, включающую датчик 7амплитуды колебаний объекта .3, элемент 8 сравнени , второй вход которого соединен с программным задатчиком 5, регулируемый усилитель 9, который соединен первым входом с генератором 4 синусоидального напр жени и имеет на втором входе управл емое сопротивление 10, подключенное к выходу элемента .8 сравнени , и усилитель 11 мощности,.с выходом которого соединена катушка электродинамического вибровозбуди- тел 1. Регулируемый усилитель 9 выполнен в виде последовательно соединенных моста с активными, сопротивлени ми 12 - 14, в одно плечо которого включено управл емое сопротивление 10, и усилител 15 с дифференциальными входами, включенного в измерительную диагональ (точки 16 и 17)моста, в диагональ питани (точка 18 и земл / которого включен генератор 4 синусоидального напр жени . Коэффициент передачи регулируемого усилител 9 измен ет свою величину от нул до максимального значени в зависимости от степени рассогласовани моста сопротивлений, а фаза переменного напр жени в измерительной диагонали моста при переходе через состо ние баланса скачком измен етс на 180. Способ испытани на усталость с помощью описанного устройства осуществл етс следующим образом. Испытуемый объект 3 консольно закрепл ют в захвате 2 и с помощью, генератора 4 синусоидального напр жени возбуждают резонансные изгибные колебани объекта З. При резонансных колебани х объекта 3 датчик 7 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний объекта. Этот сигнал поступает на элемент 8 сравнени , на который подано посто нное напр жение от программного задатчика 5. В элементе 8 сравнени вырабатываетс разностное напр жение, которое подаетс на втоThis goal is achieved in that, according to the method of testing the fatigue of cantilevered objects, the test object is rigidly fixed to a moving system of an electrodynamic vibration exciter, the object is excited by resonant bending vibrations with a programmed step change in the level of vibrations and maintains the level of vibrations at each steps, going from one load step to another, are carried out by damping the oscillations of the object by communicating the moving systems of the vibration exciter Rapid in anti-phase with the acceleration of the test sites that, at the transition from a higher level to a lower damping is performed from the time of transition, and the transition from the lowest to the highest level - since prevshgeni specified level fluctuations. In the device for fatigue testing of cantilevered objects, containing an electrodynamic vibration exciter, a grip for mounting the test object on a mobile vibration exciter system, a sinusoidal voltage generator, a program setpoint generator and a feedback circuit including an object vibration amplitude sensor, a comparison element, a second input connected to a software setting device, an adjustable amplifier, which is connected by one input to a sinusoidal voltage generator and has a controlled input to another input Its resistance, connected to the output of the reference element, and the power amplifier, with the output of which is an electrodynamic vibration exciter coil, the adjustable amplifier is designed as a series-connected bridge with resistances, in one arm of which a controllable resistance is connected, and an amplifier with differential inputs, included in the measuring diagonal of the bridge, in the diagonal of the power supply of which a sinusoidal voltage generator is turned on. Such a method and apparatus for its implementation shortens the duration of the transient processes, as a result of which the influence of the latter on the test results is reduced. The drawing shows the functionality of a device for fatigue testing of cantilevered 7L objects with software step loading. The device contains an electrodynamic vibration exciter 1, a grip 2 for fastening the test object 3, rigidly mounted on a moving system of a vibration-catching unit $ | 1, sinusoidal voltage generator 4, software setpoint 5; chain. A feedback connection, including an object vibration amplitude sensor 7. 3, a comparison element 8, the second input of which is connected to a program setpoint generator 5, an adjustable amplifier 9, which is connected by a first input to a sinusoidal voltage generator 4 and has a controlled impedance 10 connected to the second input to the output of the .8 comparison element, and the power amplifier 11, the output of which is connected to the coil of the electrodynamic vibration exciter 1. The adjustable amplifier 9 is made in the form of series-connected bridges with active, resistance Studs 12–14, in one arm of which control resistor 10 is included, and amplifier 15 with differential inputs, included in the measuring diagonal (points 16 and 17) of the bridge, in the supply diagonal (point 18 and ground), which included a generator 4 sinusoidal The gain of the adjustable amplifier 9 changes its value from zero to its maximum value depending on the degree of mismatch of the resistance bridge, and the phase of the alternating voltage in the measuring diagonal of the bridge when going through the balance state is abruptly m is changed to 180. The method of testing fatigue using the described device is carried out as follows. The test object 3 is cantilevered in the gripper 2 and, using a sinusoidal voltage generator 4, excites resonant bending vibrations of the object H. At the resonant vibrations of the object 3, the sensor 7 produces an electrical signal proportional to the amplitude of the object's oscillations. This signal is applied to the comparison element 8, to which a constant voltage is applied from the program setting device 5. In the comparison element 8, a differential voltage is generated, which is applied to the secondary voltage.

Claims

1. The method of cantilevered objects fatigue test, which consists in the fact that the test object is rigidly fixed to the mobile system of the electrodynamic vibration exciter, resonant curved vibrations of the object are excited with a programmatic step change in the level of vibration and maintain the level of vibration at each stage, characterized in that , in order to increase the reliability of the test results, when switching from one loading stage to another, damping of object vibrations is carried out by means of IG Petritskaya system in antiphase exciter acceleration with the acceleration of the test object, wherein at the transition from a higher level to a lower damping is performed from the time of transition, and the transition from the lowest level at dysshy - since the above Nia predetermined vibration level.

SU .1132197>

2. A device for fatigue testing of cantilever-fixed objects, containing an electrodynamic vibration exciter, a grip for mounting the test object on a moving vibration exciter system, a sinusoidal voltage generator, a program generator and a feedback circuit including an object vibration amplitude sensor, a comparison element, the second input of which is connected with software setpoint, an adjustable amplifier that is connected by one input's sinusoidal voltage generator and has a control input on the other a removable resistance connected to the output of the comparison element, and a power amplifier, the output of which is connected to a coil · of an electrodynamic vibration exciter, characterized in that the adjustable amplifier is made in the form of a series-connected bridge with active resistances, in one arm of which a controlled resistance is included, and an amplifier with differential inputs, the inclusion of the th in the measuring diagonal of the bridge, in the diagonal of the power of which is included: a sinusoidal voltage generator.