"Dispositivo de apoyo para especímenes sometidos a ensayos de fatiga a flexión multipunto adaptado para ser fijado a una máquina de ensayos de fatiga"

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se relaciona con un dispositivo de apoyo para especímenes sometidos a ensayos de fatiga a flexión multipunto, preferentemente de tres ó cuatro puntos, adaptado para ser fijado a una máquina de ensayos de fatiga.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA Son conocidas máquinas adaptadas para llevar acabo ensayos de fatiga a flexión sobre especímenes de espesores determinados, apoyándose dicho espécimen sobre al menos tres apoyos. En este tipo de ensayos, los propios apoyos influyen sobre el comportamiento del espécimen a fatiga a flexión y por tanto, en los resultados obtenidos.

Uno de los problemas asociados a este tipo de ensayos, es que la distribución inicial de tensión del espécimen cambia de forma indeterminada tan pronto se acumulan tensiones no elásticas. Esto es debido básicamente a que se producen tensiones en unas determinadas zonas que son compensadas con compresiones en el resto de las zonas. La respuesta de un material a las tensiones y compresiones es diferente de modo que la distribución puede cambiar de modo no predictible.

En GB2324876A se plantea una solución a este problema incluyendo en cada máquina cuatro apoyos superiores y cuatro apoyos inferiores, enfrentados entre sí, resultando dos pares de apoyos interiores y dos pares de apoyos exteriores, un soporte fijado a los apoyos interiores y un soporte fijado a los apoyos exteriores, y unos medios articulados adaptados para trasmitir carga a los apoyos. EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es el de proporcionar un dispositivo de apoyo para especímenes sometidos a ensayos de fatiga a flexión multipunto según se define en las reivindicaciones.

El dispositivo de apoyo está adaptado para ser fijado a una máquina de ensayos de fatiga, comprendiendo el dispositivo de apoyo unos apoyos dispuestos sustancialmente paralelos entre sí, disponiéndose el espécimen soportado entre ambos apoyos, y un soporte adaptado para fijar los apoyos a la máquina de ensayos.

Los apoyos son rotatorios con respecto a un eje de rotación respectivo, disponiéndose al menos uno de los apoyos acoplado pivotable con respecto al soporte.

De este modo, se obtiene por un lado, un dispositivo de apoyo en donde la fricción generada en los puntos de contacto de los apoyos con el espécimen es minimizada, minimizándose por tanto los errores en el ensayo. Por otra parte, al pivotar uno de los apoyos con respecto a un eje de pivotación sustancialmente coaxial al eje de rotación del otro apoyo se consigue asegurar que ambos apoyos se mantienen sustancialmente ortogonales al espécimen durante todo el ensayo de fatiga, minimizándose los esfuerzos adicionales sobre los apoyos. De este modo se obtiene un dispositivo de apoyo que minimiza su influencia sobre el espécimen, minimizando la huella de los apoyos sobre el espécimen, y por tanto evitando capturas de datos erróneos asociados a zonas del espécimen dañadas.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 muestra una vista parcial de una máquina de ensayos a fatiga con unos dispositivos de apoyo según la invención adaptados para soportar un espécimen en una posición sustancialmente horizontal.

La FIG. 2 muestra una vista de otra máquina de ensayos a fatiga con los dispositivos de apoyo según la invención adaptados para soportar un espécimen en una posición sustancialmente horizontal.

La FIG. 3 muestra una vista explosionada del dispositivo de apoyo mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 4 muestra una vista frontal del dispositivo de apoyo mostrado en la FIG. 1.

La FIG. 5 muestra una vista frontal de una segunda realización del dispositivo soporte mostrado en la FIG. 1.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En la figura 1 , se muestra parcialmente una máquina de ensayos dinámicos y de fatiga 50, que comprende unas vigas 51 dispuestas enfrentadas entre sí, cada una de las cuales se dispone fijada a un puente respectivo de la máquina de ensayos (no mostrado en la figuras). Cada viga 51 , dispuesta sustancialmente horizontal, comprende una ranura 52 de sección transversal sustancialmente en forma de T, a lo largo de la longitud de la viga 51. La máquina de ensayos dinámicos y de fatiga 50 comprende unos dispositivos de apoyo 1 según la invención, adaptados para ser fijados a las vigas 51 respectivas. Los dispositivos de apoyo 1 se disponen, en una posición de reposo, sustancialmente ortogonales a las vigas 51 , disponiéndose el espécimen 70 que va a someterse a fatiga, sustancialmente horizontal apoyada en los dispositivos de apoyo 1. Además, la máquina de ensayos dinámicos y de fatiga 50 comprende unas reglas (no mostradas) fijadas a cada viga 51 que permite posicionar cada dispositivo de apoyo 1 en la posición deseada. Por otra parte, en la figura 2, se muestra parcialmente otra máquina de ensayos dinámicos y de fatiga 60, siendo en este caso una máquina de ensayos acelerados mediante la cual se consigue acelerar el proceso de ensayo a fatiga. Al igual que en el caso anterior, la máquina de ensayos 60 comprende unas vigas 61 que se disponen sustancialmente verticales y paralelas entre sí y los dispositivos de apoyo 1. Cada viga 61 comprende una ranura 62 de sección transversal sustancialmente en forma de T que se extiende a lo largo de la longitud de la viga 61. Los dispositivos de apoyo 1 se disponen, en una posición de reposo, sustancialmente ortogonales a las vigas 61 , disponiéndose el espécimen 70 que va a someterse a fatiga, sustancialmente vertical apoyado en los dispositivos de apoyo 1. Además, al igual que en la máquina de ensayos dinámicos y de fatiga 60 mostrados en la figura 1 , la máquina de ensayos dinámicos y de fatiga 60 comprende unas reglas, no representadas, fijadas a cada viga 61 que permite posicionar cada dispositivo de apoyo 1 en la posición deseada.

En las figuras 1 y 2 se muestran las máquinas 50,60 comprenden cuatro dispositivos de apoyo 1 , pero para realizar otros ensayos, pueden incluir tres dispositivos de apoyo 1. En la descripción no se incluyen el resto de características de ambas máquinas de ensayos dinámicos y de fatiga 50,60 al no considerarse esenciales para la comprensión de la invención.

En ambas máquinas de ensayos dinámicos y de fatiga 50,60, cada dispositivo de apoyo 1 es fijado a la viga 51 ,61 correspondiente a través de unos medios de fijación 63. Los medios de fijación 63 mostrados respectivamente en las figuras 1 ,2,4 y 5, comprenden una tuerca 64 de sección longitudinal sustancialmente en forma de T, que se dispone insertada en la ranura 52,62 correspondiente y un tornillo 65 que atraviesa el dispositivo de apoyo 1 y que se dispone atornillado a la tuerca 64. En otras realizaciones no mostradas, se podrían utilizar otros medios de fijación conocidos en el estado de la técnica.

Cada dispositivo de apoyo 1 comprende un primer apoyo 2 y un segundo apoyo 3 dispuestos sustancialmente paralelos entre sí, disponiéndose el espécimen 70 soportado entre ambos apoyos 2,3, y un soporte 20 adaptado para fijar los apoyos 2,3 a la viga 51 ,61 de la máquina de ensayos 50,60 correspondiente. De este modo, al disponer doble apoyo sobre el espécimen 70 por cada dispositivo de apoyo 1 , se evita la deformación permanente que se produce después de varios ciclos del ensayo, y se acelera el ensayo dado que se duplica la frecuencia del ensayo. Los apoyos 2,3 son rotatorios con respecto a un eje de rotación A,B respectivo, mostrado en las figuras 4 y 5, de este modo la fricción generada en los puntos de contacto de los apoyos 2,3 con el espécimen 70 es minimizada, y por tanto se minimiza los errores en los valores obtenidos en el ensayo. En las realizaciones mostradas en las figuras, los apoyos 2,3 comprenden elementos sustancialmente cilindricos.

Por otra parte, al menos uno de los apoyos 2,3 se dispone acoplado pivotable con respecto al soporte 20.

El soporte 20, mostrado en detalle en la figura 3, comprende un primer miembro 21 adaptado para fijarse a la viga 51 ,61 a través de los medios de fijación 63 anteriormente descritos, un segundo miembro 22 sobre el cual se dispone acoplado el primer apoyo 2 y al menos un tercer miembro 23 dispuesto fijado en un extremo al segundo miembro 22 a través de un inserto 27 y en el otro extremo, acoplado pivotable al primer miembro 21. En la realización mostrada en las figuras, el soporte 20 comprende dos tercer miembros 23 dispuestos sustancialmente paralelos entre sí. El primer miembro 21 tiene una geometría sustancialmente en forma de U, con una base 21 a atravesada por el tornillo 65 que fija dicho soporte 20 a la tuerca 64, y con unos brazos 21 b cada uno de los cuales comprende un primer orificio 21c, mostrado en la figura 3. El tercer miembro 23 comprende en un extremo un primer orificio 23b, acoplándose el tercer miembro 23 al primer miembro 21 de modo pivotable a través de un bulón 27 insertado en ambos primeros orificios 21c,23c. El giro del tercer miembro 23 y por tanto del primer apoyo 2 con respecto al soporte 20 permite ajusfar la posición de los puntos de contacto con el espécimen 70 debido a la variación de la distancia entre puntos de contacto que se produce durante el ensayo a fatiga, debido a la necesidad de mantenerse ambos apoyos 2,3 sustancialmente ortogonales al espécimen 70 para no añadir reacciones en los apoyos 2,3.

Para los ensayos en los que sea interesante tener no tener en cuenta el efecto de la variación de la distancia entre los puntos de contacto con el espécimen 70 durante el ensayo, el dispositivo de apoyo 1 comprende unos medios de bloqueo del giro 24 adaptados para bloquear el giro del tercer miembro 23 respectivo del soporte 20, y por tanto del primer apoyo 2 con respecto al primer miembro 21 del soporte 20.

Los medios de bloqueo del giro 24 comprenden un bulón 25 que se dispone insertado en unos segundos orificios 21 d, 23c dispuestos respectivamente en el primer miembro 21 y en cada tercer miembro 23, bloqueando el giro relativo entre ambos.

El segundo miembro 22 comprende unos salientes 22b dispuestos sustancialmente paralelos entre sí, cada uno de los cuales se dispone atravesado por un orificio 22a, disponiéndose el primer apoyo 2 entre ambos salientes 22b, siendo el primer apoyo 2 girable con respecto al segundo miembro 22 alrededor del primer eje de rotación A coaxial a los orificios 22a. En otras realizaciones no mostradas en las figuras, el segundo miembro 22 y los terceros miembros 23 podrían estar integrados en una única pieza.

Por otro lado, el segundo apoyo 3 se dispone acoplado a un elemento soporte 10 que comprende unos salientes 10b dispuestos paralelos entre sí, cada uno de los cuales se dispone atravesado por un orificio 10a. El segundo apoyo 3 se dispone entre ambos salientes 10b, girable con respecto al elemento soporte 10 alrededor del segundo eje de rotación B, coaxial a los orificios 10a del elemento soporte 10.

Con el fin de adaptarse a diferentes espesores de especímenes, el segundo apoyo 3 se dispone acoplado desplazable con respecto al primer apoyo. El dispositivo de apoyo 1 comprende unos medios de regulación 5 adaptados para regular la distancia entre ambos apoyos en función del espesor del espécimen 70 que va a ser ensayado. Los medios de regulación 5 comprenden el elemento soporte 10, unas guías 6 a lo largo de las cuales se desplaza el elemento soporte 10, y unos medios elásticos 9 que actúan sobre el elemento soporte 10 desplazándolo junto con el segundo apoyo 3 hacia el primer apoyo 2.

Cada guía 6 comprende una base 7 que se dispone acoplada pivotable al soporte 20 y un elemento guía 8 que se extiende continuo a la base 7. El elemento soporte 10 es atravesado por los elementos guía 8 a lo largo de los cuales se desplaza guiado el elemento soporte 10. La base 7 comprende un orificio 7a, de modo que la guía 6 se dispone pivotable con respecto al tercer miembro 23 del soporte la guía 20 a través de un bulón 73 que atraviesa la base 7 y el saliente 23b a través de los orificios 7a, 23a respectivos. Así pues, el eje de rotación A del primer apoyo 2 es sustancialmente coaxial al eje de pivotación de las guías 6 con respecto al soporte 20. De este modo, el segundo apoyo 3 puede pivotar con respecto a un eje de pivotación sustancialmente coaxial al eje de rotación A del primer apoyo 2. Con ello se consigue asegurar que los apoyos 2,3 se mantienen sustancialmente ortogonales al espécimen 70 durante todo el ensayo de fatiga.

El desplazamiento del elemento soporte 10, y por tanto del segundo apoyo 3, está limitado entre una superficie tope 7b de la base 7, dispuesta enfrentada al elemento soporte 10 y un tope 80 dispuesto fijado a las guías 6.

En las realizaciones mostradas en las figuras 4 y 5, los medios elásticos 9 comprenden un muelle de compresión 9a. El muelle de compresión 9a se dispone apoyado en el elemento soporte 10 y en el tope 80. Los medios elásticos 9 empujan al elemento soporte 10 hasta que el segundo apoyo 2 se apoya en el espécimen 70 que va a ser sometido a ensayos.

En otras realizaciones no representadas, los medios elásticos 9 pueden comprender unos muelles de tracción alojados en los orificios 10c del elemento soporte 10, en el caso de que el muelle de compresión 9a no sea suficiente.

Por otro lado, los medios de regulación 5 comprenden unos medios de bloqueo 30 adaptados para bloquear, una vez que el segundo apoyo 3 apoya contra el espécimen 70, gracias a los medios de regulación 5, bloquea el posicionamiento del segundo apoyo 3 con respecto al primer apoyo 2. Para ello, los medios de bloqueo

30 comprenden un vástago 31 fijado a la guía 6 correspondiente, que atraviesa al menos parcialmente el elemento soporte 10, y un tornillo 32 dispuesto atornillado al elemento soporte 10, de modo que al presionar ortogonal mente al vástago 31 bloquea el desplazamiento del elemento soporte 10 con respecto a la guía 6, y por lo tanto del segundo apoyo 3 con respecto al primer apoyo 2. El vástago 31 se dispone sustancialmente paralelo a las guías 6, fijado en un extremo al tope 80. De este modo, gracias a los medios de regulación 5 y los medios de bloqueo 30 se consigue una repetitibilidad en los ensayos independientemente del espesor del espécimen 70 y de la habilidad de quien realiza el ensayo, asegurando la misma fuerza de contacto para todas los especímenes 70. En la primera realización mostrada en las figuras 4 y 5, el muelle de compresión 9a se dispone sustancialmente concéntrico al vástago 31 , atravesando dicho vástago

31 el muelle de compresión 9a.

En la segunda realización, mostrada en la figura 5, los medios elásticos 9 comprenden dos muelles de compresión 9a dispuestos sustancialmente concéntricos respectivamente al elemento de guía 8 de la guía 6 correspondiente, atravesando el elemento de guía 8 el muelle de compresión 9a.

Por último, aunque el dispositivo de apoyo 1 comprende dos apoyos 2,3, puede ser empleado también en ensayos en los que únicamente sea necesario un apoyo 2. Así pues, mediante los medios de ajuste 5 se posiciona el segundo apoyo 3 a una distancia superior al espesor del espécimen a ensayar, bloqueando la posición mediante los medios de bloqueo 30. En este caso, los medios de bloqueo del giro 24 bloquean el giro del primer apoyo 2 con respecto al soporte 20 dado que no se produce una variación en la distancia entre apoyos.