I. Системы силонагружения установок для механических испытаний

1.1. Классификация систем силонагружения

Системы силонагружения предназначены для создания рабочей нагрузки заданного значения и её передачи к объекту исследования по определенному закону. В этих системах происходит преобразование подводимой извне энергии в работу, затрачиваемую на деформирование и разрушение объекта исследования, его перемещение в процессе испытаний и преодоление сопротивления среды.

В соответствии с характером нагружения системы силонагружения можно разбить на пять групп.

1. Системы силонагружения машин для статических испытаний на кратковременную прочность при скоростях деформирования от 1·10 до 5 мм/с. В зависимости от типа преобразователей, используемых для преобразования электрической энергии в механическую работу, затрачиваемую на деформирование и разрушение образца, системы силонагружения этих машин можно разделить на подгруппы: с механическим приводом; гидравлическими преобразователями; гидромеханическим приводом.

При испытаниях на кратковременную прочность обеспечивается непрерывное плавное изменение нагрузки от нуля до заданного значения в режиме мягкого или жесткого нагружения. При жестком нагружении контролируемым параметром является перемещение (деформация), при мягком – нагрузка (напряжение). Системы силонагружения с электрогидравлическими распределителями и гидромеханическим приводом обеспечивают мягкое и жесткое нагружение, с гидравлическими преобразователями прямого действия – только мягкое и с механическим приводом – только жесткое нагружение. Поэтому системы двух первых типов являются более универсальными и характеризуются более широкими техническими возможностями.

2. Нагружающие устройства для испытаний на ползучесть, длительную прочность и релаксацию напряжений. В установках для испытаний на ползучесть и длительную прочность используются механические нагружающие устройства трех типов: с непосредственным нагружением образцов грузами; рычажной системой нагружения; пружинным нагружением.

При релаксационных испытаниях полная деформация образца поддерживается постоянной и происходит непрерывное уменьшение напряжений. Такой режим нагружения может обеспечиваться установками двух типов: с замкнутым силовым контуром; системой компенсационной разгрузки.

3. Системы силонагружения копров и установок для динамических испытаний, обеспечивающие скорости деформирования от 5 до 1000 м/с и более. В зависимости от способа возбуждения динамических нагрузок их можно разделить на подгруппы: с гидравлическими преобразователями; пневматическими преобразователями; магнитоимпульсными преобразо-вателями; гравитационными устройствами; пневмопороховыми устройствами.

В зависимости от характера изменения напряжений рассматривают два вида динамического нагружения – скоростное и импульсное (ударное). Скоростное нагружение реализуется при скоростях деформирования не более 25 м/с на пороховых, электрогидравлических и пневматических установках. При таком нагружении напряжения в объекте исследования увеличиваются плавно от нуля до конечного значения, и в этом случае волновые явления могут не учитываться. При импульсном (ударном) нагружении напряжения в объекте исследования возрастают практически мгновенно за счет торможения, предварительно разгоняемого до высокой скорости (5 – 1000 м/с) тела. В этом случае используются кинетическая энергия падающего груза, потенциальная энергия сжатого газа, энергия взрыва.

4. Системы силонагружения машин и установок для испытания на усталость и демпфирование. В настоящее время используются весьма разнообразные типы систем, основанных на возбуждении механических колебаний за счет преобразования энергии вращательного движения твердых тел, энергии сжатой жидкости и газа, электромагнитной энергии и других видов энергии в работу, затрачиваемую на перемещение и деформирование объектов исследования. Они обеспечивают возбуждение циклических нагрузок в широком диапазоне частот нагружения (от 3·10 Гц до 100 кГц), коэффициентов асимметрии цикла (-1 до +1 с переходом через ∞, -1 и 0) и амплитуд деформаций или напряжений при регулярном и программированном нагружении.

5. Все другие системы силонагружения, не отнесенные к первым четырем группам. Они характеризуются отсутствием сложных промежуточных преобразователей и предназначены для использования в различных стендах для испытания элементов конструкций и их моделей в условиях, близко соответствующих реальным условиям эксплуатации.