Лабораторная установка для испытаний образцов на усталость с помощью бигармонического нагружения

Abstract

Ситуация, когда металл конструкции подвергается одновременному воздействию двух и более источников простых напряжений широко распространена в машиностроении, авиастроении, строительстве. Усталостная долговечность материала в результате бигармонического нагружения, в 1,5–4 раза ниже, чем одночастотном. В отличие от одночастотного при бигармоническом нагружении за счет интенсификации процесса накопления усталостных повреждений происходит ускоренное наступление процесса разрушения конструкции. Процесс накопления усталостной повреждаемости в материале при бигармоническом нагружении отражает более близкую к реальности ситуацию в конструкции. Цель работы ‒ создание эффективной малогабаритной установки для испытаний и исследований на усталость. Для решения поставленных задач разработана и изготовлена лабораторная установка для испытания и исследования ферромагнитных образцов на усталость при изгибе. При исследованиях использовался магнитный метод эффекта Баркгаузена. В работе представлена конструкция установки, подробно описан принцип действия, а также приведены основные технические характеристики. Принцип работы основан на использовании бигармонического нагружения на оба конца образца с использованием двух электродвигателей и двух специальных силовозбудителей в виде подшипников качения. Установка и методика испытаний образцов путем независимого регулирования двухчастотных циклических нагружений позволяет моделировать состояние исследуемого образца, приближенного к реальным условиям работы конструкции. Установка позволяет более детально исследовать трещиностойкость материала, стадии распространения усталостных трещин, выявлять новые закономерности развития процесса усталости. В отличие от аналогов установка имеет малые размеры и вес (длина образцов – до 0,2 м; ширина – 0,13 м; высота – 0,25 м; вес – 12 кг) и позволяет повысить производительность и достоверность испытаний в 1,5–2 раза.