Владимир Викторович Мыльников
603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65
Vladimir V. Mylnikov
65, Ilinskaya ul., Nizhnij Novgorod, 603950
Эдуард Анатольевич Дмитриев
681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, д. 27
Eduard A. Dmitriev
27, Lenina prosp., Komsomolsk-na-Amure, 681013
Дмитрий Иванович Шетулов
603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65
Dmitry I. Shetulov
65, Ilinskaya ul., Nizhnij Novgorod, 603950
Для изготовления деталей, работающих в сложных условиях циклического нагружения, а также изделий со стабильными размерами требуются материалы с минимальными проявлениями неупругих свойств. Для их исследования необходимо проводить специализированные узконаправленные испытания с использованием машин и установок с соответствующими экспериментальными методиками. В работе представлена конструкция электромагнитной установки для испытаний на усталость и частотную стабильность, работающей в автоколебательном режиме, при котором частота циклического нагружения всегда равна собственной частоте колебаний образца. Система управления установкой содержит два замкнутых контура — для возбуждения автоколебаний и для стабилизации амплитуды колебаний. Нагружение образца проводится электромагнитной силой, а разгрузка — за счет сил упругости материала. Приведены методика и алгоритмы расчета напряжений образцов различной геометрической формы для оценки изменения амплитудно-частотных характеристик. Установлена расчетная зависимость между усилием, прикладываемым к образцу, и его перемещением в точке приложения силы с последующим определением напряжения по известной силе. Представлены результаты тарировочных испытаний для статического режима нагружения образцов и проведена оценка действующих на образец сил (внешней, инерции, упругости) с учетом максимального напряжения и максимальной амплитуды деформации. Сопоставлены статический и циклический режимы нагружения. При реализации испытаний стальных образцов по предложенной методике получены частотные характеристики. Проведен анализ экспериментальных результатов испытаний с перерывами в процессе циклического нагружения и непрерывных испытаний. Показано, что перерывы в циклических испытаниях приводят к скачкообразному приросту частоты, а при непрерывных испытаниях такие скачки отсутствуют. При этом сравнительный анализ результатов рассматриваемых видов испытаний показал, что общее отклонение частоты за весь цикл наработки в обоих случаях примерно одинаковое. Установлено, что прирост частоты после отдыха носит случайный характер и не зависит от числа циклов наработки.
Manufacture of parts operating under difficult conditions of cyclic loading, as well as products with stable dimensions necessitates the use of materials with minimal manifestations of inelastic properties. Study of these materials suggests conducting specialized narrowly focused tests using newly developed machines and installations with appropriate experimental techniques. We present the design, operation and control features of the original electromagnetic installation for testing fatigue and frequency stability and operating in a self- oscillating mode, which provides the equality of the frequency of cyclic loading and natural frequency of the sample. The system of the installation control contains two closed circuits: for excitation of self-oscillations and for stabilization of the oscillation amplitude. The sample is loaded by electromagnetic force, and unloading occurs due to the elastic forces of the material. The methodology and algorithms for calculating the stresses of samples of various geometric shapes for estimating changes in amplitude-frequency characteristics are presented. The calculated relationship between the force applied to the sample and its movement at the point of application of force is derived with subsequent determination of the stress by a known force. The results of calibration tests for the static mode of sample loading are presented and the forces acting on the sample (external, inertia, and elastic forces) are evaluated taking into account the maximum stress and maximum strain amplitude. Static and cyclic loading modes are compared. The frequency characteristics obtained during testing steel samples according to the proposed method are obtained. The experimental results of tests with interruptions in the process of cyclic loading and continuous testing are analyzed. It is shown that interruptions in cyclic tests lead to a jump-like increase in the frequency, whereas continuous tests revealed no jumps. At the same time, a comparative analysis with the results of continuous tests showed that the overall frequency deviation is approximately the same for the entire operating cycle in both cases. It is shown that an increase in the frequency after rest is random and does not depend on the number of operating cycles.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.