Материал: Механика материалов. Методы и средства экспериментальных исследований
–испытания с различной формой волны (синус, треугольник, прямоугольник и трапеция) при циклическом нагружении или с произвольно заданным законом кинематического или силового нагружения (возможность реализации реальных режимов нагружения);
–испытания при нормальных и повышенных температурах от 20 до 1000 °С с использованием печи.
К основным рабочим элементам установки Instron 8801 относятся двухколонная высокопрецизионная рама, электронный датчик нагрузки Dynacell, захваты для удержания образцов во время испытания, контроллер сбора и обработки экспериментальных данных FastTrack 8800 и персональный компьютер для визуализации результатов экспериментов. На рис. 2.21 показан пример компоновки испытательной системы Instron 8801.
Датчик нагрузки Dynacell позволяет измерять нагрузку во время испытания в диапазоне от 100 кН при сжатии до 100 кН при растяжении. При этом точность измерения составляет 0,5 % от измеряемой величины в диапазоне нагрузок 0,2–1 % (0,2 кН – 1 кН) от номинальной мощности датчика и 0,4 % для диапазона
1−100 % (1–100 кН). Для компенсации инерционных сил от движущихся масс в датчик встроен акселерометр.
Управление испытательной системой Instron 8801 осуществляется при помощи контроллера FastTrack 8800. Основными функциями контроллера являются:
–управление машиной по перемещению, силе и деформации (при наличии подключённого датчика осевых перемещений);
–автоматическая электронная система защиты образца;
–сбор и обработка данных с частотами 40 и 5 кГц соответственно;
–постоянная автоматическая подстройка PID-параметров
счастотой 1 кГц, позволяющая автоматически компенсировать потерю жесткости образца в процессе испытания.
66
Рис. 2.21. Сервогидравлическая испытательная система Instron 8801: 1 – двухколонная высокопрецизионная рама со встроенными гидравлическими подъёмниками верхней траверсы; 2 – электронный датчик нагрузки Dynacell; 3 – трехзонная высокотемпературная печь SF 1770; 4 – трехзонный контроллер печи SFL; 5 – контроллер сбора и обработки экспериментальных данных FastTrack 8800
Для проведения различных экспериментов на испытательной системе Instron 8801 используются специализированные программы. Интерфейсы программ Bluehill 2, LCF 3 и WaveMatrix представлены на рис. 2.22.
Программное обеспечение Bluehill 2 позволяет проводить статические испытания на растяжение, сжатие и изгиб. Программа содержит набор прописанных процедур, готовых к работе и не требующих настройки (например, автоматическое определение модуля Юнга). Также в программе существует возможность создания программных модулей для выполнения любых
67
а
б
в
Рис. 2.22. Интерфейсы программ Bluehill 2 (а), LCF 3 (б) и Wave Matrix (в)
68
типов испытаний, включая статические, циклические, случайные и программируемые режимы.
Для проведения экспериментов на малоцикловую усталость используется компьютерная система сбора и анализа данных Low-Cycle Fatigue 3 (LCF 3). Программа позволяет в автоматическом режиме вычислять значения модуля Юнга на участках нагрузки и разгрузки, отслеживать петли гистерезиса зависимости осевого напряжения от полной осевой деформации и записывать их в соответствии с логарифмическим приростом (т.е. с множителями 1, 2, 3…9, 10, 20, 30…90,
100, 200 и т.д.).
Для более сложных экспериментов при циклических нагружениях (например, на малоцикловую усталость и циклическую трещиностойкость с переменными параметрами цикла) используется программа WaveMatrix. Программа позволяет проводить широкий ряд динамических и квазистатических испытаний, задавая при этом разные формы волны в виде синуса, треугольника, трапеции и прямоугольника, а также имеется возможность задания более сложной формы волны нагружения по совокупности точек.
Более подробно о данном наборе программ будет рассказано в главе 4 данного учебного пособия.
2.4. ДВУХОСЕВАЯ СЕРВОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Основное преимущество двухосевых испытательных систем связано с их конструктивной особенностью, позволяющей одновременно прикладывать к образцу осевую нагрузку и крутящий момент. В этом случае при использовании тонкостенных трубчатых образцов в рабочей части реализуется контролируемое плоское напряженное состояние.
69
В качестве примера рассмотрим универсальную двухосевую сервогидравлическую испытательную систему Instron 8850. Рассматриваемая система позволяет реализовать методики проведения экспериментов на одноосное растяжение, сжатие, чистое кручение, пропорциональное и сложное растяжение с кручением, а также циклические испытания. Основные элементы и общий вид испытательной системы представлены на рис. 2.23 и 2.24.
Рис. 2.23. Схема испытательной системы Instron 8850
70