Образец для испытаний на равномерное трехосное растяжение

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытанию образцов материалов на равномерное трехосное растяжение. Целью изобретения является повышение точности определения характеристик отрыва материала при равномерно трехосном растяжении. Это достигается, тем что изготавливают образец в форме куба со стороной а и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящими через середины граней куба, причем они выполняются шириной в, глубиной с, и радиусом скругления г, выбранными из соотношений а/10 с а/7; а/9 b a/7;b/5 г Ы1. 1 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (21) 4837398/28 (22) 10.04.90 (46) 15.09.92, Бюл. N. 34 (71) Научно-исследовательский институт специального машиностроения при МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) А.Н.Еремичев, П.А.Зиновьев, О.В.Татарников и С.В,Цветков (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1605169, кл. G 01 N 3/08, 1987. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА РАВНОМЕРНОЕ ТРЕХОСНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытанию обраэИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на равномерное трехосное растяжение образцов материалов.

Известны технические решения, в которых используется создание равномерного трехосного напряженного состояния для испытаний образцов материалов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является образец в форме куба для испытания на равномерное трехосное растяжение. На гранях образца выполнены кольцевые взаимно перпендикулярные проточки в плоскостях, приходящих через середины граней куба, а растягивающие усилия к образцу прикладываются путем размещения клиньев в местах пересечения проточек и приложением к клиньям сжимающего усилия. В данном случае определение характеристик отрыва при трехосном растяжении возможно только при строго определенной ширине Ь, глубине с и радиусе скругления г. Иначе происходит разрушение образца в зоне крепления,, SU „„1762165А) цов материалов на равномерное трехосное растяжение, Целью изобретения является повышение точности определения характеристик отрыва материала при равномерно трехосном растяжении. Это достигается, тем что изготавливают образец в форме куба со стороной "а" и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящими через середины граней куба, причем они выполняются шириной "в", глубиной "с", и радиусом скругления "r", выбранными из соотношений а/10 с а/7; а/9":- Ь"=а/7;Ь/5 S» г <: Ь/2. 1 ил. захватов, где не создается равномерное трехосное растяжение.

Целью изобретения является повышение точности определения характеристик отрывам материала при равномерном трехосном растяжении.

Это достигается тем, что изготавливают образец в форме куба со стороной а и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через середины граней куба, причем они выполняются шириной Ь, глубиной с и радиусом скругления r (см. фиг.1). Параметры проточек выбирают из условия нераэрушения образца в зоне установки захватов и достижения необходимой однородности напряженного состояния в рабочей зоне образца. Испытания производят следующим образом. В проточки вводятотогнутыечасти захватов перпендикулярно к направлению приложения усилия. На каждую грань устанавливают по четыре захвата.

Обоснование размеров проточек получают, проводят расчет напряженно-дефор1762165 мированнога состояния образца методом конечных злементов. Для разного соотношения размеров образца расчет напряженно-деформированного сосгояния был выполнен с помощью отечественного аналога известной программы ГИФТС. Задача решалась в упругой постановке. Для большинства реальных материалов, у которых к моменту разрушения будут существенные пластические деформации, концентрация напряжений будет меньше (см.фиг.2). При проведении расчетов было установлено, что наименьшую концентрацию напряжений а а дает образец с размерами — = 9, — =- 9, Ь с — =2. Эпюры напря>кений для такого оба г разца по ближайшим к средней части элементам 1-5 (фиг.3) (нормальные напря>кения) и фиг.4 (касательные напряжения, Для сравнения на фиг.5 и фиг,б представлены аналогичные зпюры для образца с а а а размерами — =- 12, — = 4.5,— = 2. Напряс г женил для каждого случая расчета отнесены

F к среднему напряжению а,р— (а — 2с ) где F — сила, действующая по каждой оси образца, Если принять допустимые отклонения ат равномерного трехосного растяжения не более 10о, то мо>кно отметить, что в такам напряженном состоянии находится примерно 40 рабочей зоны образца, если судить полинейному размеру. Первый вариант соотношения размеров кубического образца дает меньшую концентрацию напряжений (фиг,3 — 6). Например. по напряжению оиру для первого варианта концентрация напряжений 162, для второго варианта 248 . Величина растягивающего напряжения по каждой оси в центре образца равна 0,86 о<р для первого варианта и

0,63 оср для второго варианта. Касательные напряжения составляют пренебрежимо малую величину, а в сечениях, проходящих по центру образца из условия симметрии,они вообще должны быть равны нулю. Изменение размеров проточек на образце в другую сторону ат соотношений первого варианта (увеличение ширины b, уменьшение глуби5 ны проточки с) также приводит к повышению концентрации напряжений. Размеры праточек для каждого варианта выбирались с некоторым шагом. Позтому для создания достаточно большой зоны в образце, в кото10 рой материал находится в условиях равномерного трехоснаго напряжения, что позволяет повысить точность прочностных характеристик, можно рекомендовать следующие соотношения размеров

15 а а а а Ь Ь вЂ” <с « —,— Ь « —,— г< — 4

10 7 9 7 5 2

Испытания образца проводятся следующим образом. Образец закрепляют в захватах испытательной машины таким

20 образам, что отогнутые части захватов входят в проточки каждой грани образца. Прикладывают к образцу испытательную нагрузку и фиксируют усилие разрушения материала.

25 При предлагаемых размерах проточек разрушение образца происходит в зоне равномерного трехосного растяжения, кроме численных расчетов (это подтвер>кдено зкспериментально). При иных размерах про30 точек разрушение происходит в зоне крепления захватов.

Формула изобретения

Образец для испытаний на равномер35 ное трехосное растяжение, выполненный в форме куба со стороной Q и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через середины граней куба, отличающийся тем, 40 чта, с целью повышения точности определения отрыва материала при равномерном трехосном растяжении, проточки выполняются шириной Ь, глубиной с, и радиусом скругления r, выбранными из соотношений:

45 а а а а Ь Ь

<с —,— « b —,— « г < —.

10 7 9 7 5 2

17б2165

I jff) f1,-, !! -», ! (!! J!

"f!,(1

-Ф ! !! г-»

1»!

) !

1

f !

;.)! !..!

1 "

:> =! 1! (!

l. !!

1. - (\.„ (!! г=! .с,, J! ! !:, ! ! ==1

1Р0

Ю237 15

1762165

us5

Редактор И.Соколова

Заказ 3253 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

7<< / ср

ЮГ

Составитель Д.Селезнев

Техред М,Моргентал Корректор А.Козориз,