Способ испытания образцов материала на двухосное растяжение и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытатель ной технике, в частности к испытаниям образцов в виде диска с ободом на двухосное циклическое растяжение, и позволяет повысить информативность испытаний элементов тонкостенных конструкций,изготовленных из сплавов на основе алюминия и работающих в переходных режимах, путем учета влияния изменения вида напряженного состояния на долговечность элементов. Образец в виде диска с ободом размещают конической частью на опорных элементах, циклически нагружают пуансоном в центральной части и регистрируют параметры испытаний. Согласно изобретению в процессе циклического нагружения изменяют в каждом цикле ориентацию площадок, на которых действуют главные напряжения, а соотношение главных напряжений поддерживают постоянным в течение всего испытания. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1805328 А1 (я)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864619/28. (22) 10.09.90 (46) 30.03.93. Бюл. N. 12 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) А, А. Лебедев, А. В, Бойко, О. В, Загорняк и Н, P. Музыка (56) Авторское свидетельство СССР.

N 1490553, кл, G 01 N 3/00, 1989. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛА НА ДВУХОСНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям образцов в виде диска с ободом на двухосное циклическое растяжение, и позволяет повысить информативность испытаний элеменИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях образцов листовых материалов на двухосное циклическое растяжение, Целью предлагаемых решений является приближение к условиям эксплуатации усталостных испытаний материалов изделий, работающих в переходных режимах.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — развертка круговой поверхности торца, опоры, где зачерненные кружочки -. это винтовые опорные элементы, предназначенные для реализации одного вида напряженного состояния, а незачерненные— для другого вида напряженного состояния, тов тонкостенных конструкций, изготовленных из сплавов на основе алюминия и работающих в переходных режимах, путем учета влияния изменения вида напряженного состояния на долговечность элементов. Образец в виде диска с ободом размещают конической частью на опорных элементах, циклически нагружают пуансоном в центральной части и регистрируют параметры испытаний. Согласно изобретению в процессе циклического нагружения изменяют в каждом цикле ориентацию площадок, на которых действуют главные напряжения, а соотношение главных напряжений поддерживают постоянным в течение всего испытания. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для испытаний образцов в виде диска с ободом на двухосное циклическое растяжение содержит соосно установленные пуансон 1 и опору 2, состоящую из корпуса и двух групп опорных элементов 3 и 4, расположенных по периметру опоры 2 по синусоидальным законам и предназначенных для опирания образца 5 конической частью 6, Причем синусоида, образованная одной группой опорных элементов 3, распо- . ложена симметрично противоположно синусоиде, образованной другой группой опорных элементов 4, . Опорные элементы 3 и 4 выполнены в виде винтов, размещенных с возможностью поступательного перемещения с помощью направляющих штифтов 7 и 8 на резьбе в

1805328 гайках 9 и 10, и кинематически связаны между собой соответствующими механическими передачами вращательного движения 11 и 12, выполненными, например, в виде зубчатых шестерен, находящихся в зацеплении друг с другом.. Каждая из групп опорных элементов 3 и 4 связана посредством одной из своих механических передач с приводом

13 посредством зубчатых реек 14 и 15, размещенных на направляющих 16 и 17, и кри- "0 вошипно-шатунного механизма 18. Винты каждой пары зубчатых колес механических передач 11 и 12 выполнены с правой и левой резьбой, а элементы механических передач вращательного движения соединены с вин- 15 тами 3 и 4 посредством пружинно-кулачковых муфт, причем одни из полумуфт 19 и 20 установлены с возможностью вращения в опоре 2 и соединены с элементами механических передач 11 и 12, з другие полумуфты 20

21 и 22 соединены с гайками 9 и 10 винтов посредством шпонов 23 и 24. Эти полумуфты размещены на гайках 9 и 10 с возможностью перемещения и подпружинены в осевом направлении упругими элементами 25

25 и 26.

Устройство работает следующим образом.

Образец 5 располагают на одной из групп опорных элементов 3 и нагружают с 30 помощью пуансона 1 постоянным усилием, в результате чего рабочая часть образца 5 подвергается действию главных напряжений 0 и сг2,действующих подвум взаимно перпендикулярным направлениям. 35

Включением привода 13 кривошипношатунного механизма 18 приводятся в поступательное перемещение рейки 14 и 15.

Перемещением рейки 15 вводятся во вращательное движение механические пе- 40 редачи 12, зубчатые колеса группы опорных элементов 4, которые не контактируют с образцом 5.

Связанные с механизмами передачами

12 посредством пружинно-кулачковых полу- 45 муфт 20 и 22 гайки 10 приводятся во вращение, а опорные элементы — винты 4 приводятся в поступательное перемещение до момента их контактирования с об. разцом 5, В этот момент времени образец 50

5 будет опираться на две группы опорных элементов 3 и 4 одновременно. При дальнейшем вращении механических передач

12 этой группы опорных элементов пружинно-кулачковые полумуфты 20 и 22 npo- 55 скальзывают относительно. друг. друга. в результате чего полумуфта 22, перемещаясь по гайке 10, сжимая пружину 26, выхо. дит из контакта с полумуфтой 20, связанной с механическими передачами 12, которые выводятся из вращательного движения.

Одновременно с этим рейка 14 входит в зацепление с механическими передачами 11 группы опорных элементов 3, находящихся изначально в контактировании с образцом 5, и опорные элементы 3 отводятся от образца 5, в результате чего образец 5 подвергается действию главных напряжений, большее из которых теперь будет действовать по оси, где действовало в предыдущем цикле меньшее из главных напряжений. При дальнейшей работе привода 13 рейки 14 и 15 начинают перемещаться в противоположном направлении и цикл повторяется.

Пример . изготовили образец 5 в виде диска с ободом из AMr6 с размерами; рабочая эона Я60 мм, толщина 3 мм. Образец 5 располагали на группе элементов 3 опоры 2 и нагружали с помощью пуансона 1 постоянным усилием, в результате чего рабочая часть образца 5 повергается действию главных напряжений 01 и 02, действующих по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Включением привода 13 кривошипношатунного механизма 18 приводятся в поступательное перемещение рейки 14 и 15, Перемещением рейки 15 вводятся во. вращательное движение механические передачи 12, зубчатые колеса группы опорных элементов 4, которая не контактирует с образцом 5.

Связанные с механическими передачами 12 посредством пружинно-кулачковых муфт 20 и 22.гайки 10 приводятся во вращение, а опорные элементы — винты 4 приводятся в поступательное вращение до момента их контактирования с образцом

5. В этот, момент времени образец 5 будет опираться на две группы опорных элементов 3 и 4 одновременно. При дальнейшем вращении механических передач 12 этой группы опорных элементов муфты 20 и 22 проскальзывают относительно друг друга, в результате чего муфта 22, перемещаясь по гайке 10, сжимая пружину 26, выходит из контакта с муфтой 20, связанной с механическими передачами 12, которые вследствие этого перестают вращаться.

Одновременно с этим рейка 13 входит в зацепление с механическими передачами

11 групйы опорных элементов 3, находящейся изначально в контактировании с образЦом 5, и эти опорные элементы 3 отводятся от образца 5, в результате чего образец 5 подвергается действию главных

1805328 напряжений о1 и о, действующих в направлениях, соответственно перпендикулярных чем в предыдущем цикле.

При дальнейшей работе привода 13 рейки 14 и 15 начинают перемещаться в 5 обратном направлении и цикл повторяется.

Таким образом, в испытываемом образце циклически осуществляется поворот площадок, на которых действуют главные напряжения, при неизменном соотношении 10 главных напряжений и при постоянной внешней нагрузке. И что особенно важно, образец 5 подвергается сразу действию главных напряжений заданной величины, т,е. без их роста в процессе нагружения, как 15 это имеет место при циклических испытаниях по известным способам, сущность которых заключается, именно, в изменении нагрузки в каждом цикле, Предлагаемый способ и установка для 20

ego осуществления позволяют по сравнению с прототипом повысить информативность испытаний путем учета влияния изменения вида напряженного состояния на долговечность элементов тонкостенных 25 конструкций, Формула изобретения

1. Способ испытания образцов матери- 30

; ала на двухосиое растяжение. заключающийся в том, что образец в виде диска с коническим ободом конической поверхностьм размещают на опоре, нагружают его путем воздействия на центральную часть 35 его торцовой поверхности пуансона и определяют его прочностный параметр, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью приближения к условиям эксплуатации усталостных испытаний материалов изделиЯ, работающих в 40 ! переходных режимах, нагружение осуществляют циклически с изменением в каждом цикле ориентации площадок действия главных напряжений. соотношение которых поддерживают постоянным.

2. Устройство для испытания образцов материала на двухосное растяжение, содержащее опору для размещения образца и нагружатель, выполненный в виде пуансона, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью приближения к условиям эксплуатации усталостных испытаний материалов изделий, работающих в переходных режимах, устройство снабжено двумя группами установочных элементов, выполненных в виде радиально установленных по соответствующим синусоидам на опоре винтов, кинематически связанных друг с другом, приспособлением для осевого перемещения винтов, выполненным в виде гаек, образующих с соответствующими винтами винтовые пары с противоположными направлениями резьб в соответствующих группах, и двумя механическими передачами вращательного движения ° элементы предназначены для связи с соответствующими винтами групп посредством соответствующих кулачковых муфт, одна из частей каждой из которых установлена с возможностью вращения на опоре, а другая соединена с соответствующей гайкой, установлена с возможност ю осевого перемещения и подпружинена в осевом направлении, и привода, выполненного в виде кривошипношатунного механизма и связанных с ним двух реек, предназначенных для попеременного взаимодействия с соответствующими механическими передачами вращательного движения.

1805328

Составитель А.Лебедев

Редактор Л.Народная Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор П.Гереши

Заказ 936 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