Устройство для испытания образцов на прочность

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения диапазона измеряемых деформаций, а также варьирования базы измерения в условиях повышенных температур. В боковом отверстии корпуса 1 устанавливают измерительные штанги 4 и 5 с зазором , что позволяет увеличить диапазон деформаций в 2 раза Каждая штанга выполнена составной. Узел соединения имеет два параллельных участка , каждый из которых выполнен из материала с различными коэффициентами термического расширения, что обеспечивает компенсацию теплового удлинения штанг при варьировании базы измерения 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 3 /08, 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4683969/28 (22) 24,04.89 (46) 07.04,91, Бюл. М 13 (71) Тверской политехнический институт (72) А.П. Андреев (53) 620.178(088.8) (56) Тензометр DSA-H. Рекламный проспект фирмы "Шенк". (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения — повышение точности эа счет увеличения диапазона иэ5U 1640584 А1 меряемых деформаций, а также варьирования базы измерения в условиях повышенных температур, В боковом отверстии, корпуса 1 устанавливают измерительные штанги 4 и 5 с зазором 1, что позволяет увеличить диапазон деформаций в 2 раза.

Каждая штанга выполнена составной, Узел соединения имеет два параллельных участка, каждый из которых выполнен из материала с различными коэффициентами термического расширения, что обеспечивает компенсацию теплового удлинения штанг при варьировании базы измерения.

1 з.п, ф-лы, 4 ил.

1 и !

0с, ф

О

)Ol

1640584

55

I1 Гх1 = 12, а2;

1 =I а1 аг (2) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность.

Цель изобретения — повышение точности эа счет увеличения диапазона измеряемых деформаций, а также варьирование базы измерения в условиях повышенных температур.

На фиг. 1 представлено устройство при испытаниях на растяжение, общий вид; на фиг. — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — устройство при испытаниях на сжа1ие, общий вид; на фиг. 4 — то же, вид сбоку.

Устройство содержит корпус 1, размещенные в корпусе активный 2 и пассивный

3 захваты, датчик деформации с измерительными штангами 4 и 5, размещенные в отверстии 6 корпуса 1, Штанги установлены в отверстии с зазором 1 по разные стороны от оси захватов на расстоянии не менее диаметра штанги. Каждая штанга выполнена составной с узлом соединения в виде двух параллельных между собой и оси захватов участков 7 и 8, установленных с возможностью перемещения друг относительно друга и выполненных иэ материалов с различными коэффициентами линейного расширения, Участки 7 и 8 связаны между собой при помощи зажима 9.

Если штанги разместить с зазором т, то получают двойное увеличение измеряемых деформаций образца 10. При этом для реализации всего диапазона измеряемой деформации необходимо в случае испытания на сжатие располагать верхнюю штангу 5 у верхнего края отверстия 6, нижнюю штангу

5 у нижнего края отверстия 6. В случае испытания на растяжение, наоборот, располагают верхнюю и нижнюю штанги соответственно у нижнего и верхнего краев отверстия 6 термокамеры, Это условие автоматически выполняется в приведенных соотношениях для длин 11 и 12 при помощи знака слагаемого д, Знак "+" берут при определении длин !1, 12 для испытания на растяжение, знак "-" — при испытаниях на сжатие.

Устройство работает следующим образом.

При испытании на сжатие (фиг. 1) образец 2 устанавливают в захватах. Выбирают базу измерений А и размер д < h из условия беспрепятственного размещения тяг. По приведенным соотношениям определяют рабочие длины измерительных штанг 11, 12.

A— - д

11 г (— <) 5

12 =11 а! аг и закрепляют участки 7 и 8 между собой при помощи зажима 9. Собранные таким образом измерительные штанги устанавливают на образец 10, выдерживая величину А. При этом штанги 5 располагают в отверстии 6 корпуса 1 с зазором д в вертикальной плоскости и с зазором в горизонтальной плоскости, Концы штанг 5, расположенные снаружи корпуса, связаны с измерителем деформации (например, оптическим). При нагружении образца 10 через захваты 2, 3 сжимающим усилием деформация базы А, через жестко скрепленные измерительные штанги передается на концы штанг 5, перемещение которых в свою очередь фиксируется. Верхняя штанга при этом двигается вниз,а, наоборот, нижняя — вверх. Поскольку плоскости их движения параллельны оси образца и расположены с зазором у, каждая штанга может пройти беспрепятственно на расстояние д, при этом суммарное укорочен ие базы Л А = 2д . Таким образом, при одинаковых размерах отверстий 6 у известного и предлагаемого устройств последнее дает возможность вдвое увеличить диапазон реализуемой деформации. При температурных испытаниях, например нагревании образца 2, участки измерительных штанг удлиняются в противоположные стороны и на одинаковую величину, так как их длины по приведенным соотношениям. выбраны иэ главного условия термокомпенсации, т,е. обратно пропорциональны коэффициентам линейного расширения 11/12= Гхг/а1, и, таким образом, перемещения штанги 5, вызванного нагревом измерительных штанг, не будет.

Пример, Рассматривают следующие исходные данные: база измерения деформаций А= 40 мм, максимальное удлинение д =20 мм, температурный диапазон 0-300 ; участок 7 выполнен иэ сплава ковар (54;ь Fe;

317; Ni; 15% Со), а! =5,0х10 град; участок

8 выполнен иэ стали Г 13, аг =20,71х10

-6 град; испытания на растяжение. Находят

-1, необходимые рабочие длины участков 8 — 1г и 7 — 11, Получаюг требуемые зависимости в общем виде.

Иэ главного условия термокомпенсации можно записать

11 а! Л1=12 ° аг Лt (1) или

1640584

Иэ геометрической схемы взаимного расположения образца и измерительных штанг (фиг. 2) д — = 1г — 1 — —, 2 2 подставляя выражение для Iг (2) получают

A а1 д — =11 — — 1

2 аг 2

10 или, переписав относительно I >, д — +—

2 2

А+д

Iг =1 а>

Сф

Подставив исходные данные, получают

I 1=9,55 мм. 25

11

Таким образом, окончательно имеет систему уравнений для нахождения 1 и 1г;

Формула изобретения

1. Устройство для испытания образцов на прочность, содержащее корпус с боковым отверстием, размещенные в корпусе соосные активный и пассивный захваты для образца и датчик деформации с измерител ьными штангами, размещенными в боковом отверстии корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения диапазона измеряемых деформаций, штанги установлены по разные стороны от оси захватов на расстоянии не менее диаметра штанги.

2. Устройство по и, 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения точности при варьировании базы измерения в условиях повышенных температур, каждая штанга выполнена составной с узлом соединения в виде двух параллельных между собой и оси захватов участков, установленных с воэможностью перемещения друг относительно друга и выполненных из материалов с различными коэффициентами термического расширения.

1640584

Щ г4

Составитель В.Лазарева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Пожо

Редактор Н.Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1014 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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