Development of a registration and parameter control device for cyclic tests of prefabricated structures
Keywords:
reliability, fatigue strength, prefabricated construction, cyclic testing, microcontroller, registration of parametersAbstract
The movement of rolling stock is based on its safety and reliability, which is directly related to the fatigue strength of the mechanical component which is a prefabricated structure whose parts work under conditions of impact on each other. Under the circumstances, the analysis of the fatigue strength of a part during full-scale tests under operation does not provide a complete assessment of its performance, it is also associated with significant cost and time losses. To compensate for these problems, it is proposed to perform full-scale tests of samples of parts in laboratory conditions. However, for the implementation of full-fledged laboratory tests, it becomes necessary to both develop a stand with control system, and a system for monitoring and registering the experimental results obtained. Such tests are carried out on specialized stands that allow to create the necessary stress-strain state. In the current work, a system for monitoring and recording parameters obtained during the operation of the stand performing the prefabricated structures cyclic tests has been developed. Its advantage is a universality as the most important requirement allowing the system to be used in stands for the fatigue strength tests. The control and regulation of parameters from the cyclic load is implemented on a microcontroller, which receives information from the sensor of the stand position and the current loading force of the prefabricated structure, with further recording of cycles and the maximum loading force for each cycle. It is also possible to continue the fatigue test in case of an abnormal shutdown of the stand or its required shutdown associated with a given criterion for reducing the force of impact on the sample in the microcontroller program.
References
ГОСТ 33211–2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. Введ. 2016–07–01 М. : Стандартинформ, 2020. 56 с.
ГОСТ 33200–2014 Оси колесных пар железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия. Введ. 2015–11–01. М. : Стандартинформ, 2015. 46 с.
ГОСТ 10791–2011 Колеса цельнокатаные. Технические условия. Введ. 2012–01–01. М. : Стандартинформ. 2011. 49 с.
ГОСТ 25.502–79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний метал-лов. Методы испытаний на усталость. Введ. 1981–01–01. М. : Стандартинформ, 2005. 25 с.
ГОСТ 25.507–85. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытаний на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. Общие требования. Введ. 1986–07–01. М. : Стандартинформ, 2005. 19 с.
ГОСТ 25.101–83. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов. Введ. 1984–07–01. М. : Стандартинформ, 2005. 34 с.
ГОСТ 25.506–85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. Введ. 1986–01–01. М. : Стандартинформ, 2005. 106 с.
ГОСТ 1497–84(ИСО 6892–84). Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введ. 1986–01–01. М. : Стандартин-форм, 2008. 24 с.
Когаев В.П. Расчет на прочность при напряжениях, переменных во времени. М. : Машиностроение, 1993. 354 с.
Терентьев В.Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. М. : Интермет инжиниринг, 2002. 288 с.
Голуб В.П. К решению задач усталости при двухосном комбинированном нагружении на основе классических критериев разрушения // Вестник двигателестроения. 2014. № 2. С. 139–146.
Вансович К.А., Ядров В.И. Двухосные испытания металлических образцов на испытательных машинах с одной осью нагружения // Омский научный вестник. 2020. № 5 (173). С. 10–16.
Аистов И.П., Вансович К.А., Крючков А.Н. Исследование скорости роста усталостных трещин в алюминиевом сплаве ак6 в зависимости от характеристик напряженного состояния в области их распространения // Вестн. Самар. гос. аэрокосм. ун-та. 2013. № 2 (40). С. 68–76.
Зеньков Е.В., Цвик Л.Б., Пыхалов А.А. Дискретное моделирование напряженно-деформированного состояния плоскоцилиндрических образцов с концентраторами напряжений в виде канавок // Вестник ИрГТУ. 2011. №7. С. 64–69.
Ужик Г.В. Методы испытаний металлов и деталей машин на выносливость. М. : Изд. Академии наук СССР. 1948. 263 с.
Пат. 2717571 Рос. Федерация. Устройство для испытания пластинчатого образца на усталостную прочность / Г.И. Федюкович, Л.Б. Цвик, В.Н. Железняк и др. № 2019123504 ; заявл. 19.07.2019 ; опубл. 24.03.2020, Бюл. №9. 9 с.
Пат. 2360227 Рос. Федерация. Образец для оценки прочности материала при сложном напряженном состоянии / Л.Б. Цвик, А.П. Черепанов, А.А. Пыхалов и др. № 2007127572/28 ; заявл. 18.07.2007 ; опубл. 27.06.2009, Бюл. №18. 12 с.
Богомолов В.Н. Устройства с датчиками Холла и датчиками магнитосопротивления. М. : Госэнергоиздат, 1961. 168 с.