Способ определения прочностных характеристик вязко- пластичных материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19> (11) 151) 4 G 01 N 1) 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г-., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3803963/24-25 (22) 22.10.84 (46) 23.04.86. Бюл. В 15 (72) С.С.Яковлев (53) 548.)37(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ó 9)4969, кл. G 01 N )1/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 723453, кл. G 01 N 11/12, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОПЛАСН)ЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Описан способ определения прочностных характеристик вяэко-пластичных : материалов с испольэованием двух конусов-деформаторов с различными углами при вершине, сумма которых 180, а прочностные характеристики рассчитывают по формулам, 1 табл.

1226166

1 где f =Р S см е

cos

2 — часть нагрузки

F затраченная на деформацию сдвига;

F P S — — — --+Р

"cos V /2

F =P $2 / +Ре

$, з п Р„ /2 (1)

S sin P /2, 2 2 где Р и F

Р ИРЕ

Г sin V /2

P Р

sin—

S, (cos 2

1 з п

$„и S

М

cos

F,: in /2

2 е

2 2

sin

S ( т

cos

sin

cos

P е Р1

s in-- 2

sin

$2 СОВ

cos ——

cos

F (4) .4, sin

s>n

$ cos — ( т

cos е

cos

СИ и

fc*s

cos

2 P

+ P $ sin ——

2 (2) Изобретение относится к исследованию физических свойств вязко-пластичных материалов, а именно к определению их прочностных характеристик.

Цель изобретения - обеспечение возможности дифференцированного определения величин предельных напряжений сдвига и смятия вязко-пластичных материалов и повышение точности определения этих величин.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в исследуемый вязко-пластичный материал погружают два конуса с различными углами . при вершине, составляют систему двух уравнений, каждое из которых является условием равновесия соответствующего конуса в момент его остановки нагрузки соответственно на первый и второй конусы; предельные напряжения соответственно сдвига и смятия площади погруженных частей соответственно первого и второго конусов; Р и Y — углы при вершинах сот ответственно первого и второго конусов, и решают ее относительно P и Р

В момент прекращения погружения конуса под действием фиксированной нагрузки часть этой нагрузки уравновешивается предельным напряжением сдвига, действующим по площади погруженной части конуса вдоль его образующей, а другая часть — предельным напряжением смятия, действующим по той же площади нормально к его поверхности, т.е. условие равновесия конуса при прекращении его погружения будет иметь вид:

5 ч

f,„ =Ре S sin — — часть нагрузки

F, затраченная на деформацию смятия °

1О Следует, что, чем больше угол ч при вершине конуса, тем большая часть

Э нагрузки F затрачивается на деформацию смятия и если Ч-180, то f,„ — Г, а f, 0..При уменьшении угла часть

15 нагрузки Ч, затрачиваемая на деформацию смятия, уменьшается и если Р— О, то f,„=0, f, — F.

Произведя погружение в исследуемый материал двух конусов с различными

20 углами при вершине и записав для каждого условие равновесия, получают систему двух уравнений с двумя неизвестными, решив которую относительно P и Ре, находят их величины

25 для исследуемого материала.

При решении данной системы уравнений с помощью определителей выражения для вычисления Р, и Ре имеют вид:

Пример. Проводилось опреде-:

55 ление прочностных характеристик гли— ноцементной пасты. Для этого в испытуемый материал погружались поочередНо три конуса с углами при вершине

26166 4 образца плоскостью (4.= 180 ). Для этого из испытуемого материала был о изготовлен образец конической формы вершиной вверх и произведено его смятке горизонтальной плоскостью под действием нагрузок 492 и 592 Г. Смятие производилосв также с помощью, прибора Вика. Для каждой нагрузки определялся средний диаметр отпечатl0 ка и величина предельного напряже ния смятия по формуле

L F

Рс = — — -ъ

ЧГ Д где F — нагрузка на плоскость

l5 d — средний диаметр отпечатка.

Результаты измерений сведены в таблицу.

Смятйе плоскостью

Показател Способ пары конусов

0-60 60-90

30-90

F=492 Г F= 592 Г

2,63 2,58

11,24 11,36

P, КПа 2,57

P, КПа 11,41

11,85

11,17

F> sin 4,/2

sin " /2 sin Я2

cos ",/2 cos V,/2

F

Г, з1п +a/2 к 2 сов 9/2

sin /2

cos У,/2.2

40 sin +/2 з1п 4 /2

S „cos +,/2 (— — -" .— — - - ) cos,/2 cos V, /2 гдеР, иГ

S, и Б

50 Р, иМ

3 12

30, 60 и 90. под действием нагрузок соответственно 426, 465 и 520 Г. Погружение проводилось с помощью усовершенствованного прибора Вика. При погружении подвижная часть прибора притормаживалась, что обеспечивало плавное и медленное погружение конусов. Каждый конус погружался пять раз, в расчет принималось наименьшее из пяти значение глубины погружения.

Расчетные значения глубин погружения для каждого конуса составили соответственно 29,5, 16 и 10 мм. Значения Р и Р ви чслялись для каждой пары конусов.

Кроме того, значение Р было опре. делено способом смятия койического

Иэ таблицы видно, что при раз.:ичных парах конусов, получаются

Э сходные значения P и Р, а также значения Р, сходные со значениями, определенными способом смятия конического образца плоскостью.

Формула изобретения

Способ определения прочностных характеристик вяэкопластичных материалов, включающий погружение в исследуемый материал конуса под действием фиксированной нагрузки, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения воэможности дифференцированного определения предельных напряжений сдвига и смятия и повышения точности их определения, в исследуемый материал погружают два конуса с различными углами при вершине, сумма которых не равна 180, а значения предельных напряжений сдвига и смятия определяют из выражений

F sin < /2

» »

sin +/2

cos +,/2

cos,/2 нагрузки соответственно на первый и второй конусы; площади погруженных частей соответственно первого и второго конусов; углы при вершинах соответственно первого и второго конусов;

Р и Р— предельные напряжения соответственно сдвига и смятия.