SU1187004A1 - Arrangement for determining dispersed energy in material at cyclic loading - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯННОЙ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЛШНИИ, содержащее подвижный и неподвижный захваты дл  закреплени  образца, механизм дл  циклического нагружени  образца. св занный с подвижным захватом, ,измерители скорости деформации и ycIiли , такжег св занные с подвижным захватом, блок вычисле1 и  энергии , подключен1 ый к выходу измерителей скорости деформации и усили , задатчик числа циклов измерени , имеющий управл емьм ключ, и индикатор , отличающеес  тем, что, с целью расширени  объема получаемой информации путем определени  рассе нной энергии от усилий раст жени  или сжати  при несимметричных циклах нагрьокени  и е 5S средней энергии за один цикл нагружени , блок вычислени  энергии содержит устройство дл  вьщелени  пол р Л-Ш5Й ности, вход которого через управл е%1ЭТ ключ соединен с измерителем- усили , подключенные к выходам устройства дл  выделени  пол рности две цепи , кажда  из которых содержит.умножитель , второй вход которого подключен к выходу измерител  скорости деформации, усилитель с регулируемым коэффициентом усилени  и интегратор , и сумматор, входы которого подключены к выходам интеграторов цепей, а выход - к индикатору.A DEVICE FOR DETERMINATION OF MULTIPLE ENERGY IN THE MATERIAL AT A CYCLIC HEATING, containing mobile and stationary grippers for securing the sample, a mechanism for cyclically loading the sample. associated with a movable gripper, and strain gauges and yc / i, also associated with a movable gripper, a calculator and energy unit connected to the output of the strain gauges and forces, a number of measurement cycles setter, which has a control key, and an indicator differing from that, in order to expand the amount of information received by determining the scattered energy from the efforts of stretching or compressing during asymmetrical heating cycles and e 5S average energy per load cycle, the energy calculating unit contains An arrays for the distribution of the field, the input of which through the control of the% 1ET key is connected to a force gauge, connected to the outputs of the device for polarity selection, two circuits, each of which contains a multiplier, the second input of which is connected to the output of the velocity meter deformations, an amplifier with adjustable gain and an integrator, and an adder, the inputs of which are connected to the outputs of the integrators of the circuits, and the output to the indicator.

Description

1 Изобретение относитс  к механическим испытани м материалов, а име но к успройствам дл  определени  рассе нной з ергии в материалах при циклическом нагружении, Целью изобретени   вл етс  рас;Ширение объема получаемой информации путем определени  рассе нной энергии от раст жени  или сжати  при несимметричных циклах нагружени  и средней энергии за один цикл нагружени . Па чертеже представлена структурна  схема устройства дл  определени  рассе нной энергии в материале при циклическом нагружении. Устройство содержит подвижный и неподвижный захваты 1 и 2 дл  креплени  образца 3, механизм 4 дл  циклгчрского нагружени  образца 3, г:в за П1ый с подвшкным захватом 1 , измеритель скорости деформации, включающий последовательно соеди11О нь с преобразователь 5 ускорени поедвари епьньш усилитель 6 и инrerpaiop 7, измеритель усили , включак1ций последовательно соединен преобразователь 8 силы и предпарптел .ьный усилитель 9 также св заипь й с подвижным захватом 1 образ ца 3, блок вычислени  энергии, подключ 1-:11ьл 1 к выходу измерителей скорости д,еформадии и усили , задатчик числа циклов измерени , имеюп(Ий управл ем ш ключ 10, и индикатор 1 1 BjiOK вычислени  энергии содержит устройство 12 дл  выделени  пол рно ти, вход которого через управл емьй ключ 10 соединен с измерителем усилий, подключенные к выходам устроиства ДЛЯ выделени  пол рности две цепи, кажда  из которых включает умножитель 13 (14). второй вход которого подключен к выходу измерител  скорости деформаций, усилитель 15 (16) с регулируемым коэффициенто усилени  и интегратор 17 (18), и сумматор 19, выходы которого подклю чены к выходам интеграторов 17 и 18 а выход - к индикатору 11. Задатчик числа циклов измерени  содер;«ит последовательно соединенные блок 20 формировани  импульсов, счетчик 21 с управл ю1цим входоь:, де ишфратор 22, коммутатор 23 и блок 24 управлени , имеющий два входа и два выхода, и управл емый ключ 10,, шр чег- второй вход блока 24 управ42 ени  соединен с выходом блока 20 формировани  импульсов, первый выход блока 24 управлени  соединен с управл ющим входом управл ющего клю-, ча 10, а второй выход блока 24 управлени  соединен с управл ющим входом счетчика 21. Дл  регистрации величины статического усили  при несимметричном цикле знакопеременного нагружени  устройство содержит последовательно соединенные и св занные с подвижным захватом 1 образца 3 преобразователь 25 статического усили , предварительный усилитель 26 и индикатор 27. Устройство работает следующим образом. При действии нагрузки, создаваемой механизмом 4 дл  циклического нагружени , образец 3 циклически деформируетс . Установленный на подвижном захвате 1 образца преобразователь 5 ускорени  регистрирует ускорение захвата, и сигнал, пропорциональный этому ускорению, поступает через предварительный усилитель 6 на вход интегратора 7. На выходе этого интегратора образуетс  сигнал, пропорциональный скорости деформации. Одновременно преобразователи 8 и 25 усилий, установленные на подвижном захвате 1, регистрируют соответственно динамическую и статическую составл ющие нагрузки. Приложенной к образцу 3. Величина статической составл ющей контролируетс  С помощью индикатора 27, который через предварительный усилитель 26 подключен к выходу преобразовател  25, а сигнал, пропорциональный динамической составл ющей силовой нагрузки, через усилитель 9 и управл емьш ключ 10 поступает в блок вычислен Ш рассе нной энергии. В этом блоке происходит обобщенное 1-штегрирование динамического усили  (пли при учете поперечной площади образца - напр жение) по параметру деформации, осуществл емое по формуле .dt о1 The invention relates to mechanical testing of materials, and is known to devices for determining dissipated energy in materials under cyclic loading. The aim of the invention is to expand the amount of information obtained by determining the scattered energy from stretching or compressing during asymmetric loading cycles. and the average energy per load cycle. The drawing shows a block diagram of a device for determining the scattered energy in a material under cyclic loading. The device contains movable and stationary grippers 1 and 2 for fastening the sample 3, mechanism 4 for cyclically loading the sample 3, g: in the Fifth with podshknym gripper 1, a strain rate meter, including in series with the converter 5 acceleration of the digestive amplifier 6 and inrerpaiop 7, force meter, switching on, power converter 8 and preparticle amplifier 9 are connected in series with moving gripper 1 sample 3, energy calculating unit, connected 1-: 11 l 1 to the output of velocity meters e, eform adia and force, unit of the number of measurement cycles, have (Ii control w key 10, and indicator 1 1 BjiOK energy calculation contains a device 12 for the allocation of polarity, the input of which through the control key 10 is connected to a force meter connected to the outputs of the device To isolate the polarity, there are two circuits, each of which includes a multiplier 13 (14) whose second input is connected to the output of a strain rate meter, an amplifier 15 (16) with adjustable gain factor and an integrator 17 (18), and an adder 19, the outputs of which are connected Intere to exits rators 17 and 18 and output to indicator 11. The unit for the number of measurement cycles contains; "It is serially connected to a pulse shaping unit 20, a counter 21 with a control input: a switch 22, a switch 23 and a control unit 24 having two inputs and two the output key and the control key 10 ,, wr — the second input of the control unit 24 is connected to the output of the pulse generation unit 20, the first output of the control unit 24 is connected to the control input of the control key 10, and the second output of the control unit 24 connected to the control input of the counter 21. For registration in The values of static force during an asymmetrical cycle of alternating loading the device contains series-connected and associated with a movable gripper 1 of sample 3 a static force converter 25, a preamplifier 26 and an indicator 27. The device operates as follows. Under the action of the load created by the mechanism 4 for cyclic loading, the sample 3 is cyclically deformed. The acceleration converter 5 mounted on the movable gripper 1 of the sample registers the acceleration of the capture, and a signal proportional to this acceleration is fed through the preamplifier 6 to the input of the integrator 7. At the output of this integrator, a signal is generated that is proportional to the strain rate. At the same time, the transducers 8 and 25 of the forces mounted on the movable gripper 1 register, respectively, the dynamic and static components of the load. Attached to sample 3. The static component is monitored by means of an indicator 27, which is connected through the preamplifier 26 to the output of the converter 25, and a signal proportional to the dynamic component of the power load, through the amplifier 9 and the control key 10 enters the unit. this energy. In this block, a generalized 1-integration of the dynamic force takes place (or when taking into account the transverse area of the sample - stress) according to the deformation parameter, carried out using the formula .dt

33

где ij(t) P3(t)/F - переменные напр жени  в образце, равные отношению динамической составл ющей Pd { нагрузки к площади F поперечного сечени  образца; (Jpt)- напр жение при раст жении (3(t) - напр жение приwhere ij (t) P3 (t) / F are variable stresses in the sample, equal to the ratio of the dynamic component Pd {load to the area F of the sample cross section; (Jpt) - stress at stretching (3 (t) - stress at

сжатгш; squeeze;

JSp/(1i;d8 /c/t - скорости деформаци при раст жении и сжатии соответственно;JSp / (1i; d8 / c / t are the strain rates under tension and compression, respectively;

tp+f -Т- период колебаний динамической составл ющей нагрузки В общем случае dp c5Sp/di # c .tp + f -T is the period of oscillation of the dynamic component of the load. In general, dp c5Sp / di # c.

Положительна  часть периода сигнала , пропорционального Pd(i), с одного выхода устройства 12 через умножитель 13, усилитель 15 и интегратор 17 поступает на один вход сумматора 19, Отрицательна  часть сигнала, пропорционального Pj(t), с другого выхода устройства 12 поступает через умножитель 14, усилитель 16 и интегратор 18 на другой вход сумматора 19, После установки коэффициентов передачи усилителей 15и 16 на входе сумматора 20 сформирует.с  сигнал, соответствующи интегралам в формуле (1), а на его выходе образуетс  сигнал, пропорциональный рассе нной энергии В., Результат визиализируют на индикаторе 1 1 ,The positive part of the signal period, proportional to Pd (i), from one output of device 12 through multiplier 13, amplifier 15 and integrator 17 goes to one input of adder 19, the negative part of the signal proportional to Pj (t), from another output of device 12 comes through multiplier 14, the amplifier 16 and the integrator 18 to the other input of the adder 19, After setting the transmission coefficients of the amplifiers 15 and 16, the input of the adder 20 will form a signal corresponding to the integrals in the formula (1), and at its output a signal proportional to ergii V., results in the display vizializiruyut a 1: 1

Число циклов или периодов, за которые требуетс  определить суммарную рассе нную энергию, устанавливаетс  задатчиком числа циклов . измерени . Дл  этого из сигнала, пропорционального динамической составл ющей силовой нагрузки, блоком 20 формируютс  импульсы, соответствующие началу каждого периода. ЭтиThe number of cycles or periods for which the total dissipated energy is required to be determined is set by the cycle number adjuster. measurements. To do this, from a signal proportional to the dynamic component of the power load, block 20 generates pulses corresponding to the beginning of each period. These

87004-487004-4

импульсы поступают на один вход счетчика 21, работой которого управл ет блок 24 управлени . При нажатии кнопки пуска импульс с одно5 го выхода блока 24 управлени  поступает на управл ющий вход счетчика 21 и приводит его в действие. На другом выходе блока 24 управлени  импульс образуетс  только послеthe pulses go to one input of the counter 21, whose operation is controlled by the control unit 24. When the start button is pressed, a pulse from the single output of the control unit 24 is fed to the control input of the counter 21 and activates it. At the other output of control block 24, a pulse is formed only after

0 по влени  первого после нажати  кнопки импульса с выхода блока 20 формировани  импульсов, в свою очередь , соединенного с одним входом блока 24 управлени . Образовавшийс 0 occurrence of the first pulse after pressing a button from the output of the pulse shaping unit 20, in turn, connected to one input of the control unit 24. Formed

5 импульс открывает управл емый5 pulse opens controlled

ключ 10, и сигнал с выхода усилител  9 поступает на вход устройства 12 дл  выделени  пол рности, Счет чиком 21 подсчет импульсов, поступающих с выхода блока 20 формировани  импульсдв, ведетс  до тех пор, пока не по витс  импульс на контакте, который соответствует заданному числу циклов, дешифратора 22, Так какthe key 10, and the signal from the output of the amplifier 9 is fed to the input of the device 12 for the selection of polarity, Counting 21 pulses from the output of the pulse shaping unit 20, is maintained until a pulse at the contact that corresponds to the specified number cycles, decoder 22, Since

5 заданное число циклов заранее устанавливаетс  на коммутаторе 23, то в этот момент импульс с выхода дешифратора 22 поступит через коммутатор5 a predetermined number of cycles is preset on the switch 23, then at this moment the pulse from the output of the decoder 22 will go through the switch

23на вход блока 24 управлени ,23 to the input of control unit 24,

Q При наличии этого импульса блокомQ With this impulse block

24управлени  вырабатьгоаетс  командный импульс, закрывающий ключ 10,A control pulse is generated by controlling the key 10,

и другой импульс, устанавливающий и фиксирующий в начальном положении счетчик 21,and another pulse, setting and fixing in the initial position the counter 21,

Установка заданного числа циклов на коммутаторе 23 производитс  совместно с установкой соответствующих коэффициентов передачи усштите0 лей 15 и 16, Если определ етс  количество рассе нной энергии за и циклов, то коэффициенты передачи . Если же определ етс  среднее значение D за И циклов, то коэффи5 циенты передачи .Выключение одного или другого усилител  позвол ет определить рассе нную энер- -тию только от усилий раст жени  или сжати .The installation of a predetermined number of cycles on the switch 23 is carried out in conjunction with the installation of the corresponding transfer coefficients and the values of 15 and 16. If the amount of dissipated energy per cycle is determined, then the transfer coefficients. If, however, the average value of D per I cycles is determined, then the transfer coefficients. Turning off one or the other amplifier allows determining the scattered energy only from the efforts of extension or compression.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯННОЙ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ, содержащее подвижный и неподвижный захваты для закрепления образца, механизм для циклического нагружения образца, связанный с подвижным захватом, измерители скорости деформации и усилия, такжег связанные с подвижным захватом, блок вычисления энергии, подключенный к выходу измерителей скорости деформации и усилия, задатчик числа циклов измерения, имеющий управляемый ключ, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения объема получаемой информации путем определения рассеянной энергии от усилий растяжения или сжатия при не симметричных циклах нагружения и средней энергии за один цикл нагружения, блок вычисления энергии содержит устройство для выделения полярности, вход которого через управляемый ключ соединен с измерителем· усилия, подключенные к выходам устройства для выделения полярности две це пи, каждая из которых содержит умножитель, второй вход которого подклю чен к выходу измерителя скорости деформации, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и интегратор, и сумматор, входы которого подключены к выходам интеграторов цепей, а выход - к индикатору.DEVICE FOR DETERMINING SCATTERED ENERGY IN MATERIAL DURING CYCLIC LOADING, containing movable and fixed grippers for securing a sample, a mechanism for cyclic loading of a sample associated with a movable gripper, strain rate and force gauges also connected with a movable gripper, an energy output calculator connected to strain gauges and effort, a set number of measuring cycles having a controlled key, and an indicator, characterized in that, in order to expand the amount of information received by determining the dissipated energy from tensile or compressive forces during non-symmetrical loading cycles and average energy per loading cycle, the energy calculation unit contains a device for isolating polarity, the input of which is connected via a controlled key to a meter · forces connected to the outputs of the device for isolating polarity two circuits, each of which contains a multiplier, the second input of which is connected to the output of the strain rate meter, an amplifier with an adjustable gain and an integrator, and an adder whose inputs are connected to the outputs of the circuit integrators, and the output to the indicator. 1 1870041 187004