Установка для испытания образцов и фрагментов пространственных конструкций при многоосном нагружении

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний образцов и фрагментов пространственных конструкций при многоосном нагружении. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения как варьирования нагрузками на любой из осей нагружения, так и изменения направления этих осей в период нагружения и после релаксации. Установка содержит силовой контур в виде связанных между собой рам, нагружающие звенья, включающие захваты образцов, тяги и силоизмерители, рамы, рйсположенные в перпендикулярных плоскостях выполнены в виде жестких колец, а каждая из остальных - в виде двух полуколец соединенных шарниров, силоизмерители выполнены в виде упругих колец, установленных между соответствующими нагружающими элементами и соответствующими захватами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (Л

I 4

О

О

Ql (21) 4854670/28 (22) 27.07.90 (46) 23.01.93. Бюл, N 3 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) Г.Т.Урумов (73) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11449999117700,, кКл, G 01 N 3/32, 1979. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ И ФРАГМЕНТОВ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ МНОГООСНОМ НАГРУЖЕНИИ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний образцов и фрагментов пространственных конструкций при многоосИзобретение относится к устройствам для испытания образцов, деталей машин, узлов конструкций, оболочек и др. (применяемых в строительстве, машино-, суда-, самолето- и ракетостроении) из различных материалов при сложном напряженном состоянии трехосного нагружения.

Известна установка типа "Трояно", содержащая силовой контур из упругого кольца, верхней и нижней опорных плит, тяги и четырех стоек между которыми располагается стандартный образец для испытания на замедленное разрушение при одноосном нагруже:- ии. Недостатком данного устройства является возможность испытания на замедленное разрушение только при одноосном растяжении, „„Ы „„1790751 А3 ном нагружении. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения как варьирования нагрузками на любой из осей нагружения, так и изменения направления этих осей в период нагружения и после релаксации. Установка содержит силовой контур в виде связанных между собой рам, нагружающие звенья, включающие захваты образцов, тяги и силоизмерители, рамы, расположенные в перпендикулярных плоскостях выполнены в виде жестких колец, а каждая из остальных — в виде двух полуколец соединенных шарниров, силоизмерители выполнены в виде упругих колец, установленных между соответствующими нагружающими элементами и соответствующими захватами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известна установка для трехосного нагружения образца нагрузками одного знака, выполненная из трех пар опорных плит и связанных с ними шарнирно двумя взаимно перпендикулярно расположенными параллелограммами, Недостатком этой установки является взаимозависимость уровней нагружающих усилий по. всем осям, а также ограниченность действия их только по трем осям. Кроме того, испытание при этом ведется на растяжение без учета фактора времени, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения как варьирования нагрузками по любой из осей нагружения, так и изменения направления этих осей в период нагружения и после релаксации.

1790751

Поставленная цель достигается тем, что в установке, содержащей силовой контур в виде связанных между собой рам две, из которых равномерно размещены в перпендикулярных плоскостях, нагружающие звенья, включающий захваты образцов, нагружающие элементы, тяги, каждая из которых соединена одним концом с соответствующим захватом, а другим — с соответствующим нагружающим элементом, и силоизмерители; две из рам силового контура выполнены в виде расположенных в перпендикулярных плоскостях жестких колец, а каждая из остальных — в виде двух полуколец, шарнирно соединенных своими концами с одним из жестких колец, причем кольцевые и полукольцевые рамы образуют сферическую поверхность, а силоизмерители выполнены в виде упругих колец, устан о вл е н н ых м ежду сост ветствую щи м и нагружаЮщими элементами и захватами.

Силоизмерители могут быть выполнены и в виде нескольких упругих колец, Для обеспечения испытаний нагрузками разных знаков, часть упругих колец установлена со стороны наружных поверхностей колец и полуколец силовой рамы, а другая часть — со стороны их внутренних поверхностей.

На фиг.1 показана установка (разрез АА), общий вид, разрез А-А на фиг, 2; на фиг.

2 — горизонтальная проекция установки; на фиг. 3 — схема частного случая размещения упругих элементов в одной плоскости для случая испытания образца или фрагмента конструкции при одновременном действии на него усилий сжатия по трем осям и растяжения — по одной оси; на фиг, 4 — график зависимости действующего напряжения от времени ho одной из осей при повторных нагружениях до начального уровня напряжений о, Установка содержит расположенные в ! перпендикулярных плоскостях горизонтальную 1 и вертикальную 2 жесткие кольцевые ог орные рамы и рамы 3 в виде полуколец. Полукольца 3 шарнирно соединены с одной из жестких кольцевых рам, а поверхность, образованная кольцевыми и полукольцевыми и полукольцевыми рамами, представляет собой сферическую поверхность, Установка содержит также выполненные в виде упругих колец силоизмерители 4, тяги 5 и штоки 6, Тяги 5 и штоки б проходят радиального через упругие кольца 4, кольцевые рамы 1, 2 или полукольцевые рамы, 3 и крепятся одним концом с помощью натяжных гаек 7 соответственно на упругие кольца 4, другим концом — к испытываемому образцу 8 посредством захва5

55 тов 9, Нагружение образца осуществляется натяжными гайками 7. Контроль за подаваемым на образец усилием производится по индикаторам часового типа 10, т,к. упругие кольца 4 предварительно протарированы.

Установка опирается на опорные стойки 11, Установка обеспечивает свободу выбора количества и направление осей нагружения, которое определяется только условиями работы реальной конструкции. Так, в представленной на фиг,1 схеме установки в горизонтальной кольцевой раме 1 нагружение осуществляется по четырем осям, а в вертикальной кольцевой 2 и составленной из полуколец 3 рамах — по двум взаимно перпендикулярным осям, Для достижения более близких к реальным условий испытаний образцов в установке силоизмеритель может быть составлен из нескольких (2 и

6onee) упругих колец, расположенных на одной оси, Количество колец определяется величиной (уровнем) запасенной в исследуемой конструкции энергии, геометрическими параметрами самих колец, маркой стали из которых они изготовлены, а также условиями работы материала образца в реальной конструкции, Например, уровень начального напряжения оо для испытания образца, выполненного из алюминиевых сплавов или сталей, может приниматься равным 0,5 R и выше (R — расчетное сопротивление материала), так как при этом уровне начинают проявляться реологические свойства этих материалов, При проведении испытаний разность между показаниями индикаторов в различные моменты времени испытания определяет величину изменения усилия действующего на образец или пространственную конструкцию, а следовательно ползучесть и релаксацию напряжений в нем, Время испытания определяется уровнем начального напряжения, материалом и временем эксплуатации исследуемой конструкции, Установка позволяет восстанавливать начальный уровень нагрузки, снизившийся в результате ползучести и релаксации напряжений в исследуемом материале образца, т.е. обеспечивать повторное нагружение без разгрузки образца (фиг.4), Конструкция заявляемой установки позволяет осуществлять различные виды и варианты нагружения образцов, Так, на фиг,1 и 2 изображена установка. с помощью которой испытываемый образец подвергается воздействию только растягивающих усилий. При этом упругие кольца 4 размещены на внешней стороне кольцевых рам 1, 2 и полукольцевых рам 3, Аналогично этому варианту можно

1790751 производить испытания при действии на образец только сжимающих усилий. В этом случае упругие кольца 4 должны быть разме-щены на внутренней поверхности рам силового контура. Изображенная на фиг.З схема размещения упругих колец показывает возможность установки: вариантность одноФормула изобретения

1. Установка для испытания образцов и фрагментов пространственных конструкций при многослойном нагружении, содержащая силовой контур в виде связанных между собой рам, две из которых равномерно размещены в перпендикулярных плоскостях, нагружающие звенья, включающие захваты образов, тяги, каждая из которых соединена одним концом с соответствующим захватом, а другим — с соответствующим нагружающим звеном, и силоизмерители, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения как варьирования нагрузками на любой из осей нагружения, так и изменения направления временного нагружения образца или фрагмента конструкции усилиями разного знака, В этом случае при действии сжимающих усилий упругие кольца разме5 щены на внутренней поверхности рам силового контура, растягивающих — на внешней стороне.

10 этих осей в период нагружения и после релаксации, расположенные в перпендикулярных плоскостях рамы выполнены в виде жестких колец, а каждая из остальных — в виде двух полуколец, шарнирно соединен15 ных своими концами с одним из жестких колец, поверхности жестких колец и полуколец лежат на сферической поверхности, а силоизмерители выполнены в виде упругих колец, установленных между соответствую20 щими нагружающими элементами и соответствующими захватами.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью обеспечения испытаний нагрузками разных знаков, часть упругих

25 колец установлена со стороны наружных поверхностей жестких колец, а другая часть— со GTopQHbi их внутренних поверхностей.

1790751

8 Етк2

25

40

50

Составитель Г.Урумов

Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп

Редактор Т.Шагова

Заказ 374 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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