SU1260725A1

SU1260725A1 - Arrangement for fatigue test of specimen with complex loading

Info

Publication number: SU1260725A1
Application number: SU853894806A
Authority: SU
Inventors: Евгений Васильевич Лодус
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1985-05-14
Publication date: 1986-09-30

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к установкам дл усталостных испытаний образцов материалов при сложном напр женном состо нии при одновременном действии осевого и изгибающего усилий. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей установки путем обеспечени испытаний враш,аюш.егос образца на сжатие с двухчастотным изгибом. На жесткой раме размеш,ены гидравлический силовозбудитель осевой нагрузки с одним из захватов, гидравлический силовозбудитель поперечного изгиба с толкателем, рабоча полость которого соединена с рабочей полостью возбудител осевой нагрузки, другой захват, кинематически св занный с приводом его вра- шени . Вращательное движение рамы, а следовательно, и образца относительно станины установки приводит к периодическому изменению давлени в полост х гидровозбудителей за счет взаимодействи штанги гидровозбудител осевой нагрузки с невращающейс станиной установки. Образец одновременно участвует в двух вращени х: вращении относительно своей оси и вращательном движении относительно неподвижной станины установки, причем в первом случае образец нагружаетс пульсирующей изгибающей нагрузкой одной частоты, а во втором - изгибающей и осевой пульсирующими нагрузками другой частоты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л to О5 о tc елThe invention relates to testing equipment, in particular, to installations for fatigue testing of samples of materials under a complex stress state under the simultaneous action of axial and bending forces. The aim of the invention is to expand the functionality of the installation by providing tests of a Vrash, Ayush.yag compression specimen with two-frequency bending. On a rigid frame, there is an axial load hydraulic energizer with one of the grips, a transverse bend hydraulic force activator with a pusher, the working cavity of which is connected to the axial load exciter, and another rotation kinematically connected to the drive shaft. The rotational movement of the frame and, consequently, of the sample relative to the base of the installation, leads to a periodic change in pressure in the cavity of the hydraulic exciters due to the interaction of the rod of the hydraulic actuator of the axial load with the non-rotating base of the installation. The sample simultaneously participates in two rotations: rotation about its axis and rotational motion relative to the stationary base of the installation, and in the first case the sample is loaded with a pulsing bending load of one frequency, and in the second - a bending and axial pulsating loads of a different frequency. 1 hp f-ly, 1 ill. i (L to O5 about tc ate

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к установкам дл усталостных испытаний образцов материалов при сложном напр женном состо нии, при одновременном действии осевого и изгибающего усилий.The invention relates to testing equipment, in particular, to installations for fatigue testing of samples of materials under a complex stress state, with the simultaneous action of axial and bending forces.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей установки путем обеспечени испытаний вращающегос образца на сжатие с пропорциональным двухчастотным изгибом, что достигаетс учас- тием образца в двух вращени х: вращении относительно своей оси, что приводит к по влению изгибающей пульсирующей нагрузки одной частоты, и вращении относительно оси установки, что приводит к по влению пульсации осевой и изгибающей нагрузок другой частоты.The purpose of the invention is to expand the functionality of the installation by providing compression testing of a rotating sample with proportional two-frequency bending, which is achieved by participating in two rotations: rotation about its axis, which leads to the appearance of a bending pulsating load of one frequency, and rotation about the axis installation, which leads to the appearance of axial pulsation and bending loads of a different frequency.

На чертеже представлена схема установки .The drawing shows the installation diagram.

Установка содержит жесткую раму 1, размещенные на ней гидравлический сило- возбудитель 2, предназначенный дл приложени к образцу 3 осевой нагрузки, гидравлический силовозбудитель 4 с толкателем 5 дл поперечного изгиба. Силовозбуди- тель 4 может иметь, в зависимости от схемы нагружени , несколько, в данном случае три, силовозбудителей, рабочие полости которых соединены с рабочей полостью сило- возбудител 2 осевой нагрузки и могут иметь средства обеспечени запаздывани изгибающей нагрузки. Установка имеет один захват 6 и другой 7 дл образца 3. Установка снабжена станиной 8, планетарной передачей с колесом 9 внутреннего зацеплени , закрепленным на станине 8, шестерней 10, установленной на кривошипе 11. Имеетс два щарнира, один из которых 12 закреплен на поверхности шестерни 10, второй 13 - на противоположной стороне станины 8 с эксцентриситетом е относительно оси колеса 9. Шарниры 12 и 13 соединены со штангами 14, 15 так, что одна из щтанг 15 проходит в отверстие в раме 1 и взаимо- действует с одним из захватов 6, друга 14 жестко соединена с рамой 1, например, через корпус силовозбудител 2. Плунжер силовозбудител 2 осевой нагрузки имеет подп тник в виде полусферического паза 16, в который входит п та 17 в виде шарового сегмента, образованна торцом захвата 7. Така же п та и подп тник имеютс у захвата 6, и кажда пара п та- подп тник имеет фиксатор 18 дл исключени осевого вращени пар. При задействованных фиксаторах 18, как показано на захвате 6, пара п та-подп тник обеспечивает поворот захватов при возникновении прогиба образца 3. При задействованных фиксаторах захвата 7 подп тник 16 взаимодействует с плунжером силовозбудител 2 через опорный подшипник 19. Имеютс стопоры 20 дл фиксации подп тника 16 относительно плунжера силовозбудител 2.The installation comprises a rigid frame 1, a hydraulic force-exciter 2 placed on it, designed to apply an axial load to the sample 3, a hydraulic power-driven exciter 4 with a pusher 5 for transverse bending. The energizer 4 may, depending on the loading pattern, have several, in this case three, energizers, the working cavities of which are connected to the working cavity of the force-exciter 2 axial loads and may have means of ensuring the bending load lagging. The installation has one gripper 6 and another 7 for sample 3. The installation is equipped with a frame 8, a planetary gear with an internal gear wheel 9 fixed on the base 8, gear 10 mounted on the crank 11. There are two bows, one of which 12 is fixed on the gear surface 10, the second 13 is on the opposite side of the frame 8 with eccentricity e relative to the axis of the wheel 9. The hinges 12 and 13 are connected to the rods 14, 15 so that one of the shanks 15 passes into the hole in the frame 1 and interacts with one of the grips 6 , the other 14 is rigidly connected to the frame oi 1, for example, through the body of the energizer 2. The axial force actuator 2 of the axial load has a podnik in the form of a hemispherical groove 16, which includes 5 of 17 as a spherical segment, formed by the end face of the grip 7. 6, and each pair of pins has a latch 18 for eliminating axial rotation of the pairs. With the clips 18 involved, as shown in the gripper 6, a pair of p-tapping ensures the grippers rotate when the specimen 3 bends. When the grippers 7 are engaged, the snub 16 interacts with the force-actuator plunger 2 through the support bearing 19. There are stoppers 20 for fixing the subs 16 relative to the power plunger 2.

5five

0 0 5 0 0 5

00

5five

00

Эксцентриситет е регулируетс винто.м 21. Кривощип 11 приспособлен дл размещени шестерни 10 в двух положени х: при зацеплении с колесом 9 и без зацеплени с колесом 9. Кривошип приводитс в действие приводом 22. Балансировка установки обеспечиваетс грузами 23.The eccentricity is adjusted by the screw 21. 21. The crank is adapted to accommodate gear 10 in two positions: when engaged with wheel 9 and without engaging with wheel 9. The crank is driven by the drive 22. The unit is balanced by the weights 23.

Установка работает в следующих режимах .The installation works in the following modes.

Дл работы в режиме испытаний вращающегос образ.ца на сжатие с двухчастотным изгибом фиксаторами 18 стопор т пары подп тник 16 - п та 17 одного из захватов 6 и другого - от осевого взаимного вращени , стопоры 20 удал ютс . Включают привод 22, при работе которого кривощип И вращаетс вместе с шестерней 10 вокруг оси колеса 9. От взаимодействи шестерни 10 с колесом 9 происходит вращение шестерни 10 также и вокруг своей оси. Вращение шестерни вокруг своей оси через шарнир 12 и одну из штанг 15 передаетс на образец 3. При повороте кривошипа 11 вместе с ним вокруг оси колеса 9 поворачиваетс рама 1 вместе со всеми размещенными на ней элементами . Наличие эксцентриситета е приводит к тому, что при повороте станины рассто ние между штангами 14 и 15 уменьшаетс , и это создает осевую нагрузку на образце 3 и давление рабочей жидкости в силовозбудителе 2, которое передаетс на силовозбудитель 4 и толкатель 5 и вызывает изгибающую нагрузку на образце 3. При дальнейшем повороте кривощипа 11 восстанавливаетс прежнее положение деталей установки. Пределы изменени осевой и изгибающей нагрузок регулируют величиной эксцентриситета е, которую измен ют в ходе испытаний путем вращени винта 21. При нулевом эксцентриситете () производ т испытани вращающегос образца 3 на чистый изгиб с посто нной осевой и изгибающей нагрузками, определ емыми давлением рабочей жидкости в сило- возбудител х 2 и 4. Частота нагруже- ний задаетс скоростью вращени кривошипа 11 и передаточным числом пары колесо 9 - шестерн 10.For operation in the test mode of a rotating compression pattern with double-frequency bending with clips 18, stoppers, pairs of joints 16 - 5, 17 of one of the claws 6 and the other, from axial reciprocal rotation, the stoppers 20 are removed. The actuator 22 is turned on, during operation of which the crankshaft AND rotates with the gear 10 around the axis of the wheel 9. From the interaction of the gear 10 with the wheel 9, the gear 10 rotates also around its axis. The rotation of the gear around its axis through the hinge 12 and one of the rods 15 is transferred to the sample 3. With the rotation of the crank 11 with it around the axis of the wheel 9 rotates the frame 1 along with all the elements placed on it. The presence of eccentricity e causes the distance between the rods 14 and 15 to decrease when the frame is rotated, which creates an axial load on the sample 3 and the pressure of the working fluid in the energizer 2, which is transmitted to the exciter 4 and the pusher 5 and causes a bending load on the sample 3. Upon further rotation of the curvature 11, the former position of the installation parts is restored. The limits of the axial and bending loads change are controlled by the eccentricity value e, which is changed during the test by rotating the screw 21. At zero eccentricity (), rotating sample 3 is tested for pure bending with constant axial and bending loads determined by the working fluid pressure in force drivers 2 and 4. The load frequency is set by the speed of rotation of crank 11 and the gear ratio of the pair wheel 9 - gear 10.

Дл работы в режиме испытаний вращающегос образца 3 на сжатие, двух- частотный изгиб и кручение ввод т в действие стопоры 20, освобождают фиксаторы 18 между п той 17 и подп тником 16. Включают привод 22, и образец 3 вращаетс вокруг своей оси и вокруг оси колеса 9. При этом, кроме пульсирующей осевой и двухчастотной изгибающей нагрузок в периоды роста осевой нагрузки за счет трени скольжени между п той 17 и подп тником 16 на образце 3 возникает крут щий момент, пропорциональный осевому усилию и измен ющийс с частотой изменени осевого усили . При производ т испытание вращающегос образца 3 на чистый изгиб с посто нным осевым и посто нным крут щим усили ми.For operation in the test mode of the rotating sample 3 for compression, dual-frequency bending and torsion, the stoppers 20 are activated, release the latches 18 between the fifth 17 and the bolster 16. The actuator 22 is turned on, and the sample 3 rotates around its axis and around the axis wheels 9. Moreover, in addition to pulsating axial and dual-frequency bending loads, during periods of axial load growth, due to the sliding friction between the fifth 17 and the base 16, a torque is generated on the sample 3, which is proportional to the axial force and varies with the frequency of the axial force. The test of rotating sample 3 is carried out on a clean bend with a constant axial and constant twisting forces.

Дл испытаний в режиме пульсирующего сжати и одночастотного изгиба с не- вращающимс образцом 3 производ т перестановку шестерни 10 на кривошипе 11 так, чтобы шестерн 10 не входила в зацепление с колесом 9 и сохран ла возможность поворота вокруг своей оси, а все фиксаторы 18 и стопоры 20 ввод т в деист- вие. При включении привода 22 врашение кривошипа 11 приводит к вращению рамы 1 вокруг оси колеса 9, но положение образца 3 относительно толкателей 5 не измен етс . Производитс испытание пульсиру- ющей осевой и одночастотной пульсирующей изгибающей нагрузкой по одному направлению в образце.For tests in the mode of pulsed compression and single-frequency bending with a non-rotating sample 3, gear 10 is shifted on crank 11 so that gear 10 does not engage with wheel 9 and retain the possibility of rotation around its axis, and all fixtures 18 and stoppers 20 are entered into action. When the drive 22 is turned on, the crank 11 is rotated by the rotation of the frame 1 around the axis of the wheel 9, but the position of the sample 3 relative to the pushers 5 does not change. A pulsed axial and single-frequency pulsed bending load is tested in one direction in the sample.

Дл испытани в режиме сжати с од- ночастотным изгибом вращающегос образца 3 шестерню 11 фиксируют от поворота вокруг своей оси при положении, выведенном из зацеплени с колесом 9, а стопоры 20 удал ют. При включении привода 22 за один оборот кривошипа 11 образец 3 также совершает один оборот вокруг -своей оси, и за этот период осева и изгибающа нагрузки совершают один цикл. Происходит испытание вращающегос образца 3 пульсирующей осевой, пульсирующей изгибающей нагрузками с одинаковыми частотами нагружени , равными частоте вращени кривошипа. При ведут испытание на чистый изгиб с посто нным осевым усилием с частотой вращени образца 3, равной частоте вращени кривошипа 11.For a compression test with a single-frequency bend of a rotating sample 3, the gear 11 is fixed against rotation around its axis at a position disengaged from the wheel 9, and the stoppers 20 are removed. When the actuator 22 is turned on for one revolution of the crank 11, the sample 3 also performs one revolution around its axis, and during this period the axial and bending loads make one cycle. A rotating sample 3 is tested: pulsating axial, pulsating bending loads with identical loading frequencies equal to the crank rotation frequency. When performing a pure bending test with a constant axial force with a frequency of rotation of sample 3, equal to the frequency of rotation of crank 11.

Дл испытании в режиме пульсации осевой , одночастотной изгибающей и пульсирующей крут щей нагрузок установку собирают по предыдущей схеме, с той разницей, что устран етс фиксатор 18 между подп тником 16 и п той 17, а в действие вво- дитс стопор 20. В этом случае, при вращении кривошипа 11 образец 3 испытыFor testing in the pulsation mode, axial, single-frequency bending and pulsating torsional loads, the installation is assembled according to the previous scheme, with the difference that the latch 18 between the binder 16 and the fifth is removed, and the stopper 20 is activated. while rotating the crank 11 sample 3 test

вает пульсирующую осевую, одночастотную пульсирующую изгибающую нагрузку и пульсирующую крут щую нагрузку, и все нагрузки пропорциональны по величине и измен ютс с одинаковой частотой, равной частоте вращени кривошипа 11.A pulsating axial, single-frequency pulsating bending load and a pulsating twisting load are present, and all loads are proportional in magnitude and vary with an equal frequency equal to the rotational speed of the crank 11.

, ,

0 д 0 d

0 0

5five

Claims

1. An installation for testing the sample for fatigue under complex loading, containing a frame, a hydraulic force-exciter of the sample axial load, a hydraulic force-actuator with a pusher for the transverse bending of the sample, the working cavity of which is connected to the working cavity of the axial-load force silo, and two grips that, in order to expand the functionality of the installation by providing compression testing of a rotating sample with proportional two-frequency bending, it is equipped with a crank, two m rods, rigid frame with a hole, on which one of the grippers is mounted, mounted between the frame and the other gripper, hydraulic axial load force actuator and hydraulic force switch with a pusher for transverse bending, planetary gear, made with an internal gear wheel mounted on the frame, and with gear wheel mounted on a crank and pivotally connected to one of the grips through one of the rods, passing through the frame hole, a hydraulic axial stress energizer using another The angular bar is hinged on the frame with the possibility of changing the eccentricity relative to the axis of rotation of the crank.

2. Installation under item I, characterized in that the plunger of the axial force energizer is made with a hemispherical groove, and the other gripper is made with a fifth in the form of a spherical segment placed in a hemispherical groove.

u ///////////////.

WT /////////,