ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НА УСТАЛОСТЬ С ПОМОЩЬЮ БИГАРМОНИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ

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. 

1. Терентьев, В.Ф. Усталость металлических материалов / В.Ф. Терентьев. – М. : Наука, 2003. – 254 с.

2. Воробьев, А.З. Сопротивление усталости элементов конструкций / А.З. Воробьев, Б.И. Олькин, В.Н. Стебенев. – М. : Машиностроение, 1990. – 240 с.

3. Патент РФ 1826031А1, МПК G 01N3/32. Установка для испытания образцов при двухчастотном нагружении / М.Е. Колотников, В.А. Солянников // БИ. – № 25. – 07.07.1993.

4. Махутов, Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. Ч. 2 / Н.А. Махутов. – Новосибирск : Наука, 2005. – 610 с.

5. Патент РФ 2115910, МПК G 01N3/32. Установка для испытания образцов при двухчастотном нагружении / М.Е. Колотников, В.А. Солянников. – 20.07.1998.

6. Патент РФ 2047134, МПК G 01N3/20. Установка для испытаний образцов на изгиб / Е.В. Лодус // БИ. – № 4. – 27.10.1995.

7. А.с. СССР 1259145, МПК G 01N3/32. Установка для испытаний на усталость при бигармоническом воздействии / В.М. Филонов, В.П. Руденко, К.Б. Кацов // БИ. – № 3. – 23.01.1987.

8. Benasciutti, D. Spectral methods for lifetime prediction under wideband stationary random processes / D. Benasciutti, R. Tovo // Int J Fatigue. – 2005. – № 27(8). – P. 867–877.

9. Benasciutti D. On fatigue cycle distribution in nonstationary switching loadings with Markov chain structure / D. Benasciutti, R. Tovo // Prob Eng Mech. – 2010. – № 25. – P. 406–418.

10. Бусько, В.Н. Лабораторная установка для исследования усталостной повреждаемости плоских ферромагнитных образцов / В.Н. Бусько // Приборы и техника эксперимента. – 2011. – № 1. – С. 165–167.

11. Патент РБ 5248, МПК G 01N3/32, G 01N27/30. Устройство для испытания плоских образцов на усталость / В.Н. Бусько, В.Л. Венгринович, А.Г. Довгялло; заявитель – ГНУ «ИПФ НАН Беларуси» // Оф. Бюлл. – 2009.– № 2. – С. 202–203.