Материал: Механика материалов. Методы и средства экспериментальных исследований
2.5. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
На современном этапе развития экспериментальных исследований часто востребованы не только статические испытания материалов, но и динамические. Одной из испытательных систем, позволяющих проводить данный вид испытаний, является Instron ElectroPuls E3000. Данная машина предназначена для выполнения статических испытаний на растяжение, сжатие, изгиб, усталостных испытаний с различной формой волны, испытаний с произвольно заданным законом кинематического или силового нагружения, позволяет осуществлять реальные режимы нагружения.
Основными техническими характеристиками ElectroPuls Е3000 являются следующие: максимальная статическая нагрузка – 2,1 кН; максимальная динамическая нагрузка – 3 кН; максимальная скорость испытания – 200 мм/c; минимальная скорость испытания – 0,05 мм/мин; частота циклических испытаний до 200 Гц.
Система оснащается механическими захватами клинового типа для знакопеременных нагрузок с усилием до ±3 кН. Захваты снабжены комплектами губок, пригодными для испытаний плоских образцов толщиной от 0 до 12 мм и круглых диаметром от 3 до 7,8 мм. Также возможно использование приспособлений для испытаний на трехили четырехточечный изгиб.
Внешний вид ElectroPuls E3000 представлен на рис. 2.28.
Воснове устройства системы ElectroPuls E3000 лежит использование бесщеточного линейного электропривода для создания нагрузок с высокими скоростями. Исполнительный механизм использует магнитную и электромагнитную силу для приложения нагрузки и перемещения к образцу.
Всостав системы входят силовая рама E3000 с исполнительным механизмом, датчик нагрузки, встроенный датчик перемещений, контроллер 8800, компьютер с программным обеспечением
Console и прикладными программами WaveMatrix и Bluehill, по-
зволяющими проводить специальные испытания.
76
Рис. 2.28. Электродинамическая испытательная система ElectroPuls E3000
Силовая рама, состоящая из исполнительного механизма, траверсы, ходового винта траверсы, основания, зажима траверсы, индикатора, пульта управления и актуатора, предназначена для передачи усилий на образец при проведении испытаний
(рис. 2.29).
Программное обеспечение Console позволяет конфигурировать систему (устанавливать параметры испытаний, ограничения по нагрузке и перемещениям, выполнять калибровку датчиков, настройку режимов нагружения и т.д.), отслеживать состояние системы, а также непосредственно проводить несложные испытания (растяжение-сжатие, циклические испытания с простой формой сигнала).
77
Рис. 2.29. Устройство силовой рамы испытательной системы ElectroPuls E3000
2.6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ
Изучение закономерностей деформирования и разрушения конструкционных материалов при термомеханических воздействиях является актуальной проблемой механики деформируемого твердого тела. Современные климатические камеры для научных исследований позволяют проводить испытания материалов с точным управлением температурой окружающей среды в рабочем диапазоне с использованием нагревательных элементов и холодильного агрегата.
78
К оборудованию для термомеханических испытаний относятся климатические камеры и муфельные печи. Далее будут рассмотрены климатическая камера Instron SFL 3119-407 и муфельная высокотемпературная печь SF 1770.
Климатические камеры Instron позволяют проводить испытания материалов с управлением по температуре. Если испытания проводятся при температурах ниже окружающей, то необходимо наличие холодильного агрегата и относящегося к нему управляющего оборудования.
Климатические камеры могут быть установлены на нагружающей раме в фиксированном положении или на подвижном опорном узле, позволяющем свободно перемещать камеру по рабочей области.
Основные элементы климатической камеры представлены на рис. 2.30. В корпусе камеры имеется отверстие, позволяющее использовать экстензометры с водяным охлаждением, а также обеспечивающее доступ в камеру для сигнальных кабелей (например, кабелей дополнительных термопар) (см. рис. 2.30).
Рис. 2.30. Схема расположения основных компонентов климатической камеры
79
Изолированная дверь имеет защитный блокирующий переключатель, который отключает питание нагревательных элементов, охлаждающего соленоида и вентилятора при открытии двери в процессе функционирования. Во время низкотемпературного испытания внешние стекла, расположенные на двери термокамеры, нагреваются, препятствуя появлению инея, затрудняющего осмотр пространства испытаний.
Схема циркуляции воздуха, создаваемой центробежным вентилятором в полости внутренней камеры и пропеллером вблизи двигателя, показана на рис. 2.31. Воздух направляется по траектории, напоминающей восьмерку – от нагревателей, находящихся позади перегородки, вдоль штанг подвижной нагрузки испытательной машины, вокруг образца и назад к внутреннему пропеллеру через контрольную термопару. Такой воздушный
Рис. 2.31. Схема циркуляции воздуха внутри климатической камеры
80