SU922581A1 - Устройство дл испытани материалов на ударное сжатие - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УДАРНОЕ СЖАТИЕ

Изобретение относитс  к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к устройствам дл  испытани  материалов на ударное сжатие.

Известно лазерное устройство дл  испытани  материалов на ударное сжатие , содержащее лазер, кварцевую пластину с полостью, заполненной светопоглощающей жидкостью, пьезоэлектрические датчики, закрепл емые на торцах испытуемого образца 1.

Однако устройство обладает недостаточной точностью измеренных при испытани х параметров, обусловленной тем, что пьезоэлектрические датчики, закрепленные на испытуемом образце, измен ют динамические характеристики последнего.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  испытани  материалов на ударное сжатие, содержащее лазер, формирователь ударного импульса, первую и вторую цепи измерени  перемещени  соответственно торца образца , воспринимающего ударный импульс , и противоположного торца, кажда  иЗ которых включает последовательно соединенные интерферометр, интегратор и пиковый детектор, первый.

и второй блоки сравнени , входы которых соединены с выходами интерферометра и пикового детектора соответственно первой и второй цепей измерени , последовательно соединенные одновибратор, вход которого подключен к выходу перврго блока сравнени , измеритель временных интервалов и блок обработки; к второму входу

10 которого подключен выход второго блока сра1внени , ключ и фотоприемник .

В известном устройстве формирователь ударного импульса выполнен в

15 виде деформируемого элемента, .на- который сбрасываетс .образец. Лазер используетс  в качестве источника излучени  дл  интерферометра 2.

Недостатком известного устройства

20  вл етс  существенный разброс результатов измерени  характеристик материала , обусловленный нестабильностью параметров ударного импульса из-за изменени  свойств деформируе25 мого элемента при многократных ударах и разброса си.пы трени  в направл ющей образца.

Claims (2)

1. Цель изобретени  - повышение воспроизводимости результатов измере30 ни  характеристик материалов. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено двум  каналами дл  подачи светового потока ла зера на торцы образца, первый из которых включает первое, второе и третье полупрозрачные зеркала и под жимаемый одной гранью к торцу образ ца светоделительный кубик, расположенный на.пересечении оптических осей лазера и интерферометра первой цепи измерени , а второй - четвертое полупрозрачное зеркало, располо женное -на оптической оси лазера за первым полупрозрачным зеркале, пер вое и второе зеркала и п тое полупрозрачное зеркало, расположенное на пересечении оптических осей лазера и интерферометра второй цепи измерени , задатчиком уровн , нульорганом , один вход которого подключен к выходу интерферометра первой цепи измерени , другой вход - к выходу задатчика уровн , а выход - к управл ющему входу ключа, соединенн го сигнальным входом с выходам фото приемника, расположенного на одной оптической оси с первым и полупрозрачными зеркалами, вторым одновибратором, подключенньам к выходу интерферометра первой цепи измерени  и второму входу измерител  временных интервалов, формирователем синхроимпульса, включенным между выходом интегратора первой цепи измерени  и третьим входом измерите л  времейньих интервалов, и установленным на оптической оси лазера пос ле четвертого полупрозрачного зерка ла электрооптическим затвором, управл ющий вход которого подключен к выходу ключа, а формирователь ударного иштульса вьшолнен в виде кварцевого стержн  с полостью, заполнен ной светочувствительной жидкостью, который поджат к второй грани свето чувствительного кубика. На фиг. 1 представлена блок-схем устройства; на фиг. 2 - временные диагра да4ы работы устройства. Устройство содержит лазер 1,, установленный на его оптической оси формирователь ударного импульса, вы полненный в виде кварцевого стержн  2 с полостью, заполненной светочувствительной: жидкостью 3 (например, раствор хлорида меди в метиловом спирте), первую   вторую цепи измерени  перемещени  соответственно торца 4 образца 5, воспринимающего ударный импульс, и противоположного торца б образца 5. Перва  цепь измерени  включает интерферометр 7, интегратор 8, пиковый детектор 9, а втора  - интерферометр 10, интегратор 11 и пиковый детектор 12.- Кроме, того, устройство содержит первый, и второй блоки 13 и 14 сравнени , входы кото рых подключены к выходам интерферометров 7 и 10 и пиковых детекторов 9 и 12, одновибратор 15, подключенный к выходу интерферометра 7 и входу измерител  16 временных интервалов , блок 17 обработки, последовательно соединенные задатчик 18 уровн , нуль-орган 19, ко второму входу которого подключен выход интерферометра 7, и ключ 20, сигнальный вход которого подключен к выходу фотоприемника 21, управл ющий вход - к выходу нуль-органа 19, а выход - к управл ющему входу электрооптическо го затвора 22, одновибратор 23, подключенный к выходу первого блока 13 сравнени  и входу измерител  16. Первый канал дл  подачи светового потока лазера 1 на торец 4 образца 5 включает первое, второе и третье полупрозрачные зеркала 24-26 и поджатый одной гранью к торцу 3 образца 5 светоделительный кубик 27, расположенный на пересечении оптических осей лазера 1 и интерферометра 7. Второй канал дл  подачи светового потока лазера 1 на торец 6 образца 5 включает четвертое полупрозрачное зеркало 28, расположенное на оптической оси лазера 1 за первым полупрозрачным зеркалом 24, первое и второе зеркала 29 и 30 и п тое полупрозрачное зеркало 31, расположенное на пересечении оптических осей лазера 1 и интерферометра Ю. дд  формировани  одиночного импульса в момент окончани  действи  ударного импульса на образец 5 устройство снабжено формирователем 32 синхроимпульса. Устройство содержит также столи1 : 33 дл  установки образца , имеющий окно 34 дл  йвода светового лотока, и средства (на чертеже не показаны) дл  поджати  кварцевого стержн  2 к грани светрделительного кубика 27 и -противоположной грани Последнего - к торцу 4 образца 5. Устройство работает следующим образом . В момент запуска 1 злектрооптический затвор 22 открыт, импульс света проходит через первое полупрозрачное зеркало 24, четвертое полупрозрачное зеркало 28, злектрооптический затвор 22 и попадает на кварцевый стержень 2. В результате повышени  температуры и последующего температурного расширени  в облученной жидкости 3 возникает .большой -градиент, давлени , что вызывает импульс сжимающего напр жени , который через св.етоделительный кубик 27 -передаетс  на испытуемый образец 5. Одновременно луч света через первое и второе полупрозрачные зеркала 24 и 25 попадает на фотоприемник 21, а через третье полупрозрачное зеркало 26 и светоделительный кубик 27 не передний торец 4 исп уемого образца 5, Через оптический канал, включающий четвертое полупрозрачное зеркало 28, первое и второе зеркала 29 и 30, п тое полупрозрачное зерка 31, луч света от лазера 1 попадает .торец б испытуемого образца 5. Отразившись 6т торцов 4 и б образца 5, луч света попадает на входы цепей измерени  перемещени . В момент времени t , когда импульс сжимающего напр жени  достигнет п реднего торца 4 испытуемого образ 5, сигнал с первого интерферометра превысит нулевое значение (фиг. 2в) Сигнал с выхода первого интерферометра 7 поступс.ет на вход нуль-орга ра 19, где сравниваетс  с сигналрм задатчика 18 уровн  (фиг. 2г). В мо мент времени t,, , когда эти сигналы равны, нуль-орган 19 вырабатывает сигнал (фиг. 2д), открывающий ключ 20, и напр жение с фотоприемника 21 подаетс  на управл ющий вход электр оптического затвора 22 и завирает последний, после чего луч света лазера 1 не попадает на кварцевый стержень
2. 2. Таким образом, регулиру  уровень напр жени  на выходе задатчика 18, можно регулировать длительность воз действи  луча лазера на светочувстви тельную жидкость 3, а следовательно и уровень ударнрго воздействи  на и пытуемый образец 5. Одновременно импульс с первого и терферометра 7 попадает на входы пер вого блока 13 сравнени  , интегратора 8 и одновибратора 15, который запускаетс  передним фронтом импульса и вырабатывает одиночный импульс (фиг. 2л), который поступает на первый вход измерител  16 временных интервалов ., Импульс со второго интерферометра .10 (фиг. 2и) поступает на второй вход первого блока 13 сравнени  .и на вход интегратора 11. С момента t-j начала удара до момента времени tj, равному времени распространени  ударной волны от переднего до заднего торцов испытуемого образца 5, сигналы с выходов интерферометров 7 и 10 равны по величине и противоположны по знаку. При равенстве сигналов интерферометров 7 и 10 сигнал с выхода первого блочка 13 сравнени  отсутствует. С та времени когда сигнал с выхода интерферометра 7 превысит по абсолютному . значению сигнал с выхода интерферометра 10 , до момента t;, когда сигналы с интерферометров ,7 и 10 сравн ютс  на выходе блока 13 по вл етс  выходной сигнал (фиг. 2к), величина которого равна разнице сигналов с интерферометров 7 и 10. Этот сигнал включает одновибратор 23, который генерирует одиночный импульс (фиг. 2э), поступающий на второй вход измерител  16 временных интервалов. Измеритель 16 временных интервалов вырабатывает сигнал (фиг. 2м)/ уровень которого пропорционален отрезку времени tg-t между по влением импульсов на его входах. Этот сигнал подаетс  на один из входов блока 17обработки . Сигналы с интерферометров 7 и 10, поступающие на входы интеграторов 8 и 11, пропорциональны скорости перемещени  торцов 4 и б , испытуемого образца 5. Сигнал с выхода интегратора 8 (фиг. 2н), характеризующий суммарную деформацию испытуемого образца 5 и столика 33, подаетс  через пиковый детектор 9 на вход блока 14 сравнени . Сигнал с выхода интегратора 11, характеризующий деформацию столика 33, подаетс  на .второй вход блока 14 сравнени  (фиг. 2п). Блок 14 сравнени  формирует разностный сигнал (фиг. 2с), пропорциональный максимальной деформации образца 5. Этот сигнал подаетс  на один из входов блока 17 обработки .. . В момент tg окончани  ударного импульса формирователь 32 вырабатываг ет одиночный импульс, кото1Шй подаетс  на вход изме{ 1тел  16 временных интервалов, вырабатывающего сигнал, пропорциональиьЯ) разности tj-t, т.е. длительности ударного импульса. Зна  длину образца и врем  распространени  ударной волны, определ ют скорость распространени , а также относительную деформацию при уда(мом нагружении . Информацию о форме и длительности ударного импульса получают с помощью осциллографа (на чертеже не показан). Устройство повышает воспроизводимость результатов испытаний образцов за счет по-пучени  стабильных параметров ударного импульса и обладает высокими метрологическими характеристиками . Формула изобретени  устройство дл  испытани  материалов на ударное сжатие, содержащее лазер, фop «Ipoвaтeль ударного импульса , первую и вторую цепи измерени  перемещени  соответственно торца образца , воспринимающего ударный импульс , и противоположного торца, кажда  из которых включает последовательно соединенные интерферометр, интегратор и пиковый детектор, первый и второй блоки сравнени , входы которых соединены с выходами интерферометра и пикового детектора соответственно первой ивторой цепей измерени , последовательно соединенные одновибратор, вход которого подключе к выходу первого блока сравнени , из меритель в|7еменных интервалов и блок обработки, к второму входу которого подключен выход второго бЛока сравне НИН, ключ и фотоприемник, отличающеес  тем, что, с целью повышени  .воспроизводимости результатов измерени  характеристик материалов , оно снабжено двум  каналами дл  подачи светового потока лазера на торЦы образца, первый из которых заключает первое, второе и третье по лупрозрачные заркала и поджимаемый, одной гранью к торцу образца светоделительный кубик, расположенный на пересечении оптических осей лазера и интерферометра первой цепи измерени  а второй - четвертое,-полупрозрачное зеркало, расположенное на оптической оси лазера за первым полупрозрач ным зеркалом, первое и второе зеркала к. п тое полупрозрачное зеркало, расположенное на пересечении опти|Ческих осей лазера и интерферометра второй цепи измерени , задатчиком уровн , нуль-органом, один вход которого подключен к выходу интерферометра первой цепи измерени , другой рход - к выхбду задатчика уровн , а выход - к управл ющему входу ключа.

   Л соединенного сигнальным входом с выходом фотоприемника, расположенного на одной оптической оси с первым и вторым полупрозрачными зеркалами, вторым одновибратором, подключенным к выходу интерферометра первой цепи измерени  и второму входу измерител  временных интервалов, формирователем синхроимпульса, включенным между выходом интегратора первой цепи измерени  и третьим входом измерител  временных интервалов, и установленным на оптической оси лазера после четвертого полупрозрачного зеркала электрооптическим затвором, управл ющий , вход которого подключен к выходу ключа, а формирователь ударного импульса выполнен в виде кварцевого стержн  с полостью, заполненной светочувствительной жидкостью, который поджат к второй грани светоделительного кубика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Эллис А.Т., Феликс М.П. Лазерный возбудитель напр жени  в материалах . Экспресс-информаци . Испытательные приборы и стенды. ВИНИТИ, М,, 1975, № 5, с. 1-2. 2.Авторское свидетельство СССР № 682001, Кл. G 01 N 3/30, 1979 (прототип).