АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ЛЕГКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

УДК 685.34.05.002.56:685.34.03

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

В.Е. Гордачик. Р.Н. Томашева, С.А. Фурашова, А.П Давь/дько, A.A. Ковалев

Исследование механических свойств при растяжении играет важную роль в оцеьке качества материалов и изделий. При этом большое значение имеет точность и скорость получения и обработки информации о наиболее важных характеристиках испытываемых материалов. В зависимости от используемого оборудования диаграмму растяжения в настоящее воемя в большинстве случаев строят либо в ручную по показаниям снятым с измеоительных шкал машины либо получают на бумаге с помощью самописца разрывной машины В обоих случаях неизбежны ошибки измерений и большие затраты времени. Наиболее перспективным является получение диаграммы растяжения с заданной точностью по точкам с помощью автоматизированного измерительного комплекса, который бы позволил значения нагрузки и удлинения передавать непосредственно от разоывной машины в ПЭВМ С этой целью разработан автоматизированный комплекс для исследования деформационно-прочностных и реологических свойств материалов позволяющий в автоматическом режиме осуществлять измерение обработку и хранение даиных о механических свойствах материалоЕ

Автоматизированный комплекс состоит из разрывной машины «Франк», персонального компьютера со специальным прогоаммным оЬеспечением для получения оцифрованных данных эксперимента и отдачи команд по проведению эксперимента и блока оцифровки данных, который имеет канал двусторонней связи с ПЭВМ, а также четыре аналоговых канала для оцифровки данных эксперимента и две линии по управлению рэзоывной машины (рисунок 1).

Рисунок 1 - Структурная схема автоматизированного комплекса

В ходе испытаний материалов на растяжение усилия возникающие при дэфоомации обоазца и соответствующие им значения удлинений регистрируются датчиком разрывной машины каждой 250 микросекунд и преоЬразуются посредством аналогового устройства в цифровые значения которые передаются ПЭВМ. Полученный массив данных хранится и обрабатывается при помощи программы написаннои на языке программирования «DtLPHI»

Программа позволяет осуществлять 5 режимов испытаний, оастяжение образцов до разрыва до заданной нагрузки + выдеожка- до заданного удлинения + выдержка: нагрузка + выдержка + разгрузка удлинение + выдержка + разгрузка 'форма 1) В зависимости от выбранного режима испытания с клавиатуры вводятся следующие параметры заданная нагрузка Н заданное удлинение см начальная длина образца см время выдержки, сек

Разрывная машина «Frank» позволяет осуществлять нагружение ооразцов в зависимости от жесткости испытываемых материалов в диапазонах нагрузки 100 200 500 1000 2000 5000 Н и широком диапазоне скоростей.

Я Испытание материалов на установке

Серия Испытание Поиск Обработка Настройки Принтер Справочники Выход

& » <г s

.inixi

РЕЖИМ ИСПЫТАНИЙ

1

Серия исто гг. |Ритаявчхосн

Номер испьп". | Дата испытания

108.07.05

Наим.материала Р^ 5 ГОСТ. ТУ I Поставщик Дата поставки

Вид испытаний [растяжение/сжатие] Г" до разрыва

С до заданной нагрузки + выдержка С до заданного удлинения + выдержка

нагрузка + выдержка + разгрузка <* удлинение + выдержка ♦ разгрузка

Нагочзка

: Г 1Q0H 50LIH | х1 I I Г 20UH 5 Г хЮ |

101.01.05 3

Партия 1нет

П В & !

Заданная нагрузка, Н Заданное удлинение, си Начальная длина образца, см Время выдержки, сек

| 500.0 | 1 30 0.00 300

Удлинение

! 1.0 ^ 0.2 Г 0.5

х 1 Г к 10

растяжение

Скорость

| 200

х 0,5 мм/1 мин

Г~ нагрузка от времени С" удлинение от времени (* ¡нагрузка от удлинены^

Порт открыт

Дпаск ; ¿¿а & У] ГЗ '> - рот Н]о] (айй) тг

Форма 1 - Режим испытаний

В зависимости от целей эксперимента полученные данные можно отобразить в виде трех зависимостей, нагрузка от времени; удлинение от времени' нагрузка от удлинения. При этом полученные данные могут быть представлены как в гоафическом так и в цифровом виде.

Выполнение всех параметров эксперимента (запуск испытания, останов машины, необходимое время выдержки в нагруженном состоянии дальнейшее продолжение испытаний) осуществляется в автомагическом оежиме

Программа обработки полученных в ходе испытания данных включает два блока

1) Определение хаоактеристик упруго-пластических свойств материалов в рамках которой осуществляется обработка кривых растяжения и разгрузки испытываемых материалов и расчет основных характеристик образовавшихся петель гистерезиса: Эг, - работа, совершаемая при растяжении материала. Дж; -диссипация механической энергии Дж' - работа, высвобожденная исследуемым телом при снятии внешней силы, Дж- Z - относительная затраченная энергия, %; Р0 -нагрузка возникающая при деформации пробы на заданную величину деформации Н: 1ост - остаточная деформация пообы сразу после снятия иагрузки. мм

2) Определение релаксационных характеристик испытываемых материалов (сЬоома 2).

Вестник У О В/ ГУ

6

[| Расчет релаксационным характеристик

Золение для серии "Апеся"

ИСРШДНИ! *) оицщ

Исходны© знамения для графика

Рисунок 1 1 - Кривая релаксации усилия системы натуральная кожа при =20%

Мак.нагрузка. Н К1 1 Мак время, мин

Шкапа графика а линейнан Г

График

ПО всем точкам

(Г

логарифмическая К по заданным точкам В рсмя вь.воаа значений релаксаций

N графнк*( Номера испытании 1 Коэ ■ Т пг-оц ,ек| Сяево С аеруу 1ьирмм !ысота[ * N игп | Наименования --»агтериала г*

* 1 32 0.63 6 60 30 700 400 г 1 Кожа пацкл»

1 33 0.63 6 30 /00 400 _2 Термобязь

1 29 0 63 6 60 30 700 400 | 5 НК 1

1 12 0.6^ 6 60 30 700 400 6 Т рик.от .¿Ж подкл

1 15 ОСЭ 6 СО 30 700 400 7 ЦЬД

1 Я.'/ 0.63 6 60 30 700 400 _| I 8 НК 2

1 18 0 63 6 60 3?) 700* 400 3 ИК15

1 51 0.63 0 80 60 7Ш 400 10 НК"1_.Т<5+1К

1 27 0,63 6 80 60 700 400 11 НЮ*Тб»ТК-

1 23 0.63 6 40 Б0 650 400 12 Кожа гюикл

1 25 0.63 0 80 60 650 400 13 Термобязь

1 34 0.63 6 90 60 650 400 14 Э к спер у

15 Э*спеотк

Новая сгроко 1 Удалить строку 1 — 17 Трикотаж м/п

Вывод графика

Показатели релакс.характеристик

Релаксация усилий материалов | ВЫХОД

Дп»с1| XI ГЗ 'V |(£3г Що] ЕИО

Форма 2 - Обработка массива исходных данных

В расчет релаксационных характеристик входит определение следующих показателей. Р0 - усилие в начале процесса релаксации Нш Р2- усилие через заданное время с момента начала процесса релаксации усилия Н' Ррел -релаксируемое усилие, Н; ЬРдоля быстропротекающих процессов релаксации усилия, % ЪРЦ,- доля медленно протекающих процессов релаксации усилия, %■ бР^ доля заторможенных пооцессов релаксации % , бр,ба<-общая доля релаксации усилия % коэффициент падения усилия Кгае; тр время релаксации, с.

Кроме этого про-рамма позволяет вь!вести на печать значения оелаксируемых усилий в любых заданных значениях времени и графики зависимости нагрузки от времени по всем зарегистрированным значениям усилий или по значениям усилий в заданных промежутках времени. Графики зависимости могут быть представлены в линейном и в логарифмическом виде, в необходимом пользователю масштабе и количестве. При этом предусмотрена возможность дополнительного введения на графики различных условных обозначений и пояснений.

Программа обеспечивает удобную классификацию большого объема информации производит расчет параметров по одному опыту и производит усреднение по группе испытании.

С использованием описанного автоматизированного комплекса был исследован комплекс свойств натуральной кожи яловки легкой при растяжении на 15 %. Растяжение образцов диаметром 85 мм осуществлялось полусферо на оазрывной машине с использованием прибора В3030 для двухосного растяжения Полученные данные представлены в таблицах 1 2 и на рисунке ?

- ли „а 1- Показатели релаксационных характеристик

Наимен мат-л а и № образца Ра Н Рь Н Ррелг Н 6Рб, % <5Р„, % °o5iu % 6Р3, % К над щ с

Яловка обр.1 275.31 186.06 89.25 10 56 21,86 32.42 67.58 1,48 128

Яловка обр.2 309 80 206 06 103.74 12.44 21,05 33.49 66 51 1,50 104

Яловка обп 3 266 91 192.01 74.91 12 67 15 74 28 ¿1 71.59 1,40

Яловка СР 284 01 I94 71 89 30 11,89 19.55 31,44 68 56 1,46 121

Таблица 2 - Показатели угюуо-пластических свойств

Наименование материала и номео обоазца Ру, Н 10Ст, ММ S0, Дж S Дж в2,ДК Z %

Яловка обр.1 275,89 7 45 0 85 0 56 0.29 6563

Яловка обр 2 288.83 7.61 0 94 0 61 0 32 65 73

Яловка оРр.З 291.37 8.29 0 83 0 53 0 30 64 30

Яловка ср 285.36 7 78 0 87 0 57 0 30 65 22

01-

т

—. | К f. Pi Pt If

Tw

■HI >H

N

J Л

Им

ШИН Ь* г»

Яп„.| даSиз

5 iSslI

Рисунок 2 - Кривые релаксации усилий яловки легкой в линейном и логарифмическом виде

Таким образом разработанный автоматизированный комплекс для измерения и расчета показателей дает возможность полной автоматизации эксперимента обеспечивает регистраиию значений с большой точностью и позволяет осуществлять расчет большого количества показателей характеризующих механические свойства исследуемых материалов, что способствует быстрой и объективной оценке их качества.

SUMMARY

The Article is dedicated to development automated complex for estimation mechanical characteristic material, which allows in automatic mode to produce test a material on sprain On language "DELPHI" is designed program realizing governing the explosive machine "Franc"', processing and keeping got data. In the course of processing is realized calculation of the factors springy-plastic characteristic material, building graph under investigation dependencies in linear and logarithms coorainate system and output them on print that promotes quick and full estimation quality under investigation material

8

Вестнин У О В ¡ТУ