Установка для испытания на прочность образцов материалов

 

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к установкам для испытаний образцов на прочность при различных режимах нагружения. Цель - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца. Для этого каждьй гидроцилиндр (ГЦ) 7-10 уста (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

С59 4 С 01 N 3 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPGHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3905518/22-03 (2.") 31. 05,85 (46) 07. 11.86. Бюл. В 41 (71) Всесоюзный ордена Трудового КрасКрасного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 620.172(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1226130, кл, G 01 И 3/10, 1984.

„„SU„„1269001 . A1 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА

ПРОЧНОСТЬ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к установкам для испытаний образцов на прочность при.различных режимах нагружения. Цель — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца. Для этого каждый гидроцилиндр (ГЦ) 7-10 уста12 новки снабжен аккумулятором энергии в виде пружины 15, соединяющей корпус соответствующего ГЦ 7-10 с рамой 6, и установлен на раме 6 с возможностью осевого перемещения. Поршни ГЦ 7-10 размещены на общем штоке

12. При перемещении штока 12 под действием привода 13 на всех ГЦ 7-10 накапливается упругая энергия, пропорциональная жесткости и длине пружин 15. На стадии разрушения образца

5 накопленная энергия передается на силовозбудители 2 и 3, передающие

69001 усилия на образец 5 путем перемещения ГЦ 7-10 упругой энергией пружин

15. Происходит энергообмен между нагружающей системой и образцом 5, который влияет на характер разрушения образца 5. Шток 12 перемещается либо под действием винта 22 винтового пресса, либо под действием ГЦ 23.

Это определяет независимое или взаимосвязанное силовое взаимодействие по различным осям нагружения при разрушении образца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике ,испытания материалов, в частности к установкам для испытаний образцов на прочность при различных режимах нагружения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца, а также исследование энергообмена при независимом и взаимосвязанном силовом взаимодействии по различным осям нагружения.

На чертеже показана установка

"для испытания на прочность образцов материалов.

Установка содержит станину 1, закрепленные на ней гидравлические силовозбудители 2 и 3 с захватами 4 для образца 5, раму 6 с размещенными на ней гидроцилиндрами 7-10, корпуса которых установлены с воэможностью осевого перемещения, подпоршневые полости сообщены с рабочими полостями силовозбудителей 2 и 3, а поршни

11 соединены общим штоком 12, привод

13 перемещения, связанный посредством кривошипно-шатунного механизма 14 с штоком 12, аккумуляторы энергии по числу гидроцилиндров 7-10 выполнен30 ные в виде пружин 15, каждая из которых одним концом соединена посредством гайки 16 и упора 17 с корпусом соответствующего гидроцилиндра 7-10, а вторым концом — с рамой 6 через опорное кольцо 18, винтовой пресс, состоящий из неподвижной траверсы

19 и съемной траверсы 20, гайки ?1, кинематически соединенной с приводом

13, и винта 22, соединенного с одним из концов штока 12, и силовой гйдроцилиндр 23, поршень которого соединен с вторым концом штока 12. Силовой гидроцилиндр 23 приводится в действие насосной станцией 24, соединенной посредством муфты 25 с приво-. дом 13.

Схема сборки установки при других видах напряженных состояний .отличается количеством пар гидроцилиндр— силовозбудитель и схемой расположения силовозбудителей. При испытаниях при объемном напряженном состоянии устанавливают шесть пар гидроцилиндр — силовозбудитель, силовозбудители. размещают по трем взаимно перпендикулярным направлениям. При испытаниях на изгиб с осевой нагрузкой два силовозбудителя устанав.— ливают по продольной оси образца, остальные — перпендикулярно оси образца.

Установка. работает следующим образом.

Для испытаний в режиме независимого силового взаимодействия установку собирают по показанной схеме.

Муфта 25 разьединена, гайка 21 кинематически соединена с приводом 13.

Включают привод 13, винт 22 винтового пресса перемещает шток 12 вниз по чертежу. При перемещении штока

12 в рабочих полостях гидроцилиндров. 7-10 возникает давление рабочей

12б 9001

50 жидкости, создающее на образце 5 усилия от силовозбудителей 2 (сжимающее) и от силовозбудителей 3 (pac. тягивающее). Знак нагрузки зависит от схемы соединения силовозбудителей двухстороннего действия с гидросистемой. Повышение давления в подпоршневых полостях вследствие реакции образца 5 на усилия со стороны силовозбудителей приводит к пере мещению цилиндров 7-10 в направлении перемещения штока 12 и сжатию пружин 15 аккумуляторов энергии.

Вследствие различной жесткости пружин 15 и их различной длины равные перемещения поршней 11 гидроцилиндров 7-10 создают различные величины давлений в рабочих полостях гидроцилиндров 7-10. Для изображен ного случая пружины 15, размещенные на цилиндрах 7 и 8, имеют большую жесткость и меньшую длину, чем пружины 15 на цилиндрах 9 и 10.

Вследствие этого нагружение образца 5 происходит при превышении сжимающих нагрузок от силовозбудителей 2 над растягивающими нагрузками от силовозбудителей 3. Различны и количества энергий, запасаемых на сжимающем и растягивающем направлениях, а именно на сжимающем направлении количество запасенной энергии выше, чем на растягивающем.

При разрушении образца 5 по одному из направлений, например по оси растяжения (вследствие слоистости образца или более низкой прочности

его на разрыв, что характерно для горных пород) поршни силовозбудителей 3 смещаются в направлении образца 5, а гидроцилиндры 9 и 10 под действием пружин 15 смещаются вверх (по чертежу), причем скорость смещения растягивающих захватов 4 определяется энергией и характеристикой расхода энергии, накопленной на пружинах 15 гидроцилиндров 9 и 10.

При разрушении образца 5 на части отрывом усилие сжатия на нем не изменяется, поскольку не изменяется положение винта 22 и соединенного с ним штока 12 с поршнями 11. Однако величина энергии, реализованной при растяжении, влияет на характер разрушения образца 5, т.е. на количество частей разделенного образца, их относительные перемещения, на нагрев частей образца, величину пластической деформации частей образца и т.п. Продолжение работы винтового пресса приводит к дальнейшему росту осевого усилия сжатия вплоть до полного разрушения образца 5, при котором реализуется энергия, накопленная на пружинах 15 гидроцилиндров 7 и 8. Соотношения усилий могут подбираться так, что разрушение по обеим осям произойдет одновременно, но при этом энергия разрушения по одной оси по-прежнему не влияет на величину и характер реализации энергии по другой оси. Из серии опытов с различными соотношениями усилий, энергий и путей их реализации исследуют энергообмен между нагружающей системой ! и образцом при независимом силовом взаимодействии по различным осям нагружения.

Для испытания в режиме.взаимосвязанного силового взаимодействия включают муфту 25, разъединяют гайку 2 1 и привод l3, удаляют траверсу 20. При включении привода 13 включается насосная станция 24, передающая рабочую среду под давлением в верхнюю часть силового гидроцилиндра 23. В результате шток 12 вместе с винтом 22, гайкой 21 и поршнями

11 перемещается вниз (по чертежу).

С этого момента работа установки не отличается от описанной, но с иным эффектом реализации запасаемой энергии. Так, при разрушении образца 5, например, по той же оси растяжения энергия, накопленная на пружинах f5 гидроцилиндров 9 и 10, по-прежнему передается на силовозбудители 3, уменьшается давление в рабочих полостях цилиндров 9 и 10 и увеличивается давление в цилиндрах 7 и 8 из-за ускорения движения штока 12 под действием давления в силовом цилиндре 23 при утрате части сопротивления движению штока 12. Это приводит к скачкообразному росту нагрузки и запаса энергии по оси сжатия и к разрушению по этой оси. Таким образом, потеря образцом несущей способности по одной оси вызывает прирост нагрузки и энергии по другим осям и разрушение идет при взаимосвязанном силовом взаимодействии по различным осям нагружения.

Сравнение серий испытаний при независимом и взаимосвязанном силовом

1269001

Формула изобретения взаимодействии выявляет влияние вида взаимодействия на характер и баланс энергии при разрушении различных материалов при различных видах напряженных состояний.

Составитель В. Тальвойш

Техред Л.Сердюкова

Редактор А. Ворович

Корректор А. Обручар

Заказ 6027/45 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-*35,Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Для работы в режиме усталостного нагружения при взаимосвязанном силовом взаимодействии в силовой гндроцилиндр 23 подают пульсирующее

10 давление и работают в режиме рекуперации под действием пружин 15. Потеря несущей способности по одной оси вызывает прирост усилия по другим осям с переходом энергии на эти оси при разрушении образца.

Для работы в режиме усталостного чагружения при независимом силовом взаимодействии муфту 25 выключают и используют кривошипно-шатунный механизм 14, соединив его с винтом

22. При разрушении образца по одной оси нагружение его по остальным осям продолжается при прежнем уровне

25 нагрузки и энергии, сообщаемой образцу при окончательном разрушении.

Наиболее удобными в эксплуатации являются тарельчатые пружины 15, поз— воляющие в широких пределах регулироЗО вать их жесткость путем размещения ях пачками. Длина пружин регулируется положением гаек 16 на цилиндрах и положением опорных колец 18 на раме 6. Запас энергии в силовом гид- З5 роцилиндре 23 регулируется изменением его положения относительно рамы 6.

1, Установка для испытания на прочность образцов материалов, со— держащая станину, закрепленные на ней гидравлические силовозбудители с захватами для образца, раму с размещенными на ней гидроцилиндрами, подпоршневые полости которых сообщены с рабочими полостями соответствующих силовозбудителей, и привод перемещения поршней гидроцилиндров, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца, она снабжена аккумуляторами энергии по числу гидроцилиндров, выполненными в виде силовых пружин с регулируемой жесткостью, каждая из которых одним концом соединена с корпусом соответствующего гидроцилиндра, а другим — с рамой, при этом гидроцилиндры установлены на раме последовательно с возможностью осевого перемещения, а их поршни связаны общим штоком, соединенным с приводом.

2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью исследования энергообмена при независимом и взаимосвязанном силовом взаимодействии по различным осям нагружения, она снабжена винтовым прессом, связывающим привод с одним концом штока, и силовым гидроцилиндром, соединенным с другим концом штока.