Способ нагружения трубчатого образца с внешними утолщениями стенки на его краях

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов. Целью изобретения является повышение точности при испытании образцов хрупких материалов путем уменьшения концентраций изгибающих напряжений в зоне приложения растягивающего усилия при испытаниях трубчатых образцов с внешними утолщениями стенки на его краях с галтельными переходами к этим утолщениям. Гидростатическое давление прикладывают к внутренней поверхности образца, равноудаленной от его концов, длину L этой поверхности выбирают из условия L = (0,9 - 1,1)H, где H - расстояние между утолщениями. Растягивающее усилие прикладывают к галтельным переходам. 1 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлИк (Sl)5 G 01 N 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

= 6%»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693694/28 (22) 16.05.89 (46) 07.08.91. Бюл, ¹ 29 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О.Макарова (72) И.И,Дьячков, В.Е.Марченко и И.А.Сазонов (53) 620.172:620.165.29(088.8) (56) Лебедев А.А.Методы механических испытаний материалов при сложном напряженном состоянии. — Киев: Наукова думка, 1976, с. 57 — 58, рис.23. (54) СПОСОБ НАГРУЖЕНИЯ ТРУБЧАТОГО

ОБРАЗЦА С ВНЕШНИМИ УТОЛЩЕНИЯМИ

СТЕНКИ НА ЕГО КРАЯХ (57) Изобретение относится к испытательноГ1 технике и может быть использовано для

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов типа керамики, ситалла и др.

Цель изобретения — повышение точности при испытании образцов хрупких неметаллических материалов путем уменьшения концентраций изгибающих напряжений в зонах приложения растягивающего усилия.

На чертеже представлено устройство для реализации способа.

Устройство содержит эластичные кольцевые камеры 1, заполненные водой. Эластичная стенка каждой камеры 1 закреплена на оправке 2 и соединена трубопроводом 3 с камерой 4 нагружающего гидроцилиндра

5. Шток 6 нагружающего гидроцилиндра 5 и его корпус предназначены для взаимодействия с нагружающими элементами испыта„„5U ÄÄ 1668905 А1 исследования прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов. Целью изобретения является повышение точности при испытании образцов хрупких материалов путем уменьшения концентраций изгибающих напряжений в зоне приложения растягивающего усилия при испытаниях трубчатых образцов с внешними утолщениями стенки на его краях с галтельными переходами к этим утолщениям. Гидростатическое давление прикладывают к внутренней поверхности образца, равноудаленной от его концов, длину этой поверхности выбирают из условия! =- (0,9-1,1)h, где h — расстояние между утолщениями, Растягивающее усилие прикладывают к галтельныM переходам. 1 ил. тельной машины — пресса — опорами (не показаны). Устройство также содержит д жесткий корпус 7, в котором выполнены 0 соосные отверстия 8 для размещения трубчатого образца 9, Кольцевые камеры

1 установлены в корпусе 7 соосно с отвер стиями 8. Вставки 10 вь:.полнены из двух симметричных пластин с полукольцевы- C) ми вырезами и предназначены для огра- (Я ничения деформирования (перемещения) эластичной стенки камеры 1 в осевом направлении, противоположном направлению растяжения образца 9.

Для нагружения образца 9 внутренним давлением устройство снабжено цилиндрической эластичной камерой 11, Камера 11 заполнена, как и камеры 1, водой и соединена с ними при помощи трубопроводов 3.

Соединение камер 1 и 11 обеспечивает получение близких по значению давлений на

1668905 наружной и внутренней поверхностях образца 9. Это особенно важно для зон галтельных переходов образца 9; поскольку такая система нэгружения практически исключает появление в этих зонах изгибающих напряжений опасных величин (для керамических материалов), Толщина стенок эластичных камер 1 выбирается больше размера максимально допустимого зазора между образцом 9 (его захватной частью) и стенками отверстий 8, а для эластичных камер 11 больше размера зазора между выступающими частями кры шек 12 и внутренней боковой поверхностью образца 9. Такая толщина исключает выдавливание эластичной стенки в зазоры при нагружении образца 9. Камеры 1 и 11 изго товлены из резины марки "Наирит" толщи ной 0,9 мм, что превышает полтора размера зазора, Вместо резины мокнут быть исполь, зованы высокоэластичные каучуки марки

СКД или СКИ, Для удобства сборки корпус 7 устройства снабжен крышками 12. Выступающая часть одной из крышек 12 служит оправкой !, для крепления цилиндрической эластичной

,камеры 11, Расстояние! между выступаю-., щими частями крышек 12, равное длине цилиндрической камеры 11, определено выражением I = (0,9-1,1)h, где h — расстояние между утолщениями образца 9. Так, при

I < 0 9h в захватной части в процессе нагружения образца 9 возникают изгибающие наI пряжения опасных величин. Причем зона максимальной концентрации этих напряжений расположена на уровне кромок выступающих частей крышек 12, При I > 1,1h зона концентрации изгибающих напряжений опасных величин располагается на уровне вставок 10 (I = 1;Oh).

Величина усилия, нагружающего образец 9, опоеделяется по давлению в гидросистеме. Для этого камера 4 нагружающего гидроцилиндра 5 соединена с манометром

13, на чувствительный элемент которого— трубку Бурдона, наклеены тензорезисторы, соединенные по полумостовой схеме, Выход схемы через согласующий усилитель подключен к входу цифрового вольтметра (не показаны).

Для измерения параметров и управления испытаниями устройство снабжено датчиками измерения деформаций (не показаны), щупы 14 которь)х установлены на рабочем участке образца 9. Датчики соеди нены с вторичной аппаратурой — тензостанцией типа 8АНЧ, выход которой подключен к регистрирующему прибору, э также к цифропечэтающему устройству !.)Г)У (не показано), 45

55 - позволяет получить корректные результаты при испытании на внутреннее давление с

)О

ЗО

Между крышками 12 и корпусом 7 имеются прокладки 15, суммарную толщину которых выбирают с учетом максимального предполагаемого удлинения образца 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Гидроцилиндр 5 размещают между опорами установки. В устройстве в отверстиях

8 устанавливают по скользящей посадке трубчатый образец 9, изготовленный из материала на основе карбида бора. Размещают в гнездах корпуса 7 вставки 10, Опускают нэ корпус 7 крышку 12, При этом выступающую часть крышки устанавливают во внутренней полости образца 9 по скользящей посадке, Жестко скрепляют корпус 7 и крышки 12, Подают в гидросистему давление, прикладывая сжимающее усилие к штоку 6 и корпусу нагружающего гидроцилиндра 5, и фиксируют величину этого усилия. При этом эластичные стенки камер 1 обжимают галтели образца 9 и, опираясь на головки образца 9 и жестко закрепленные в корпусе 7 вставки 10, выталкивают каждую захватную часть образца 9 из устройства, прикладывая, таким образом, к образцу

9 рэстягивающее усилие и одновременно центрируя его в отверстиях 8. Кроме того, эластичные стенки камеры 11, опираясь на внутреннюю поверхность трубчатого образца 9, подвергают его нагружению внутренним давлением. При этом галтели образца

9 подвергаются воздействию сжимающего равномерно распределенного по поверхности галтели давления. Разрушение образца

9 сопровождается естественным сбросом давления в камерах 1 и 11, 8 процессе нагружения осуществляется регистрация продольной и поперечной деформации образца

9, величин прикладываемой осевой нагрузки и внутреннего давления.

Эластичные стенки кольцевых камер опираются на боковые поверхности галтелей и головок образца, что позволяет одновременно приложить к образцу растягивающее усилие и центрировать образец.

Размещение во внутренней полости трубчатого образца дополнительной эластичной камеры, которая, как и кольцевые камеры соединена с нагружающим гидроцилиндром, практически исключает разрушение образца в зоне галтельных переходов, но растяжением. При этом обеспечивается однородность напряженно-деформированного состояния как по длине, так и по толщине рабочего участка образца.

1668905

Составитель Б.Грабов

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор Н. Король

Ф

Редактор О.Головач

Заказ 2651 Тираж З 72 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Способ нагружения трубчатого образца с внешними утолщениями стенки на его краях путем приложения гидростатического давления на его внутреннюю поверхность и приложения растягивающего усилия к утолщениям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при испытании образцов хрупких неметаллических материалов с галтельными переходами к утолщениям,. приложение гидростатического давления осуществляют к поверхности, равноудаленной от концов образца, длину!

5 этой поверхности выбирают из условия

I = (0,9-1-1)h где h — расстояние между утолщениями, а растягивающее усилие прикладывают к гэлтельным переходам, 10