Устройство для испытания образцов материала

 

Использование: для испытания образцов из хрупких материалов. Цель: расширение диапазона видов нагружения. Сущность: устройство содержит нагружающее устройство, захваты в виде сегментов с вырезом под образец, прикрепленные к корпусу с возможностью поворота. Вырез выполнен Г-образной формы, одна из его сторон равна половине толщины образца, а другая - не менее его высоты. Высота каждого сегмента равна его радиусу. Захваты прикреплены к корпусу равномерно расположенными по окружности крепежными элементами. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет проводить испытания при двухосном сжатии со сдвигом, при двухосном сжатии, при сдвиге и одноосном сжатии.

Известно устройство для испытания образцов материалов на прочность [1], содержащее основание, установленную на нем платформу с механизмом ее вращения и размещенные на платформе подвижный и неподвижный узлы крепления образца.

Недостаток этого устройства - невозможность испытания образца на одноосное сжатие и срез из-за приклейки образца к подвижному и неподвижному узлам.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для испытания образцов на сжатие со сдвигом [2], содержащее две полуматрицы, которые выполнены в виде цилиндрических осесимметрично расположенных сегментов. Высота последних меньше их радиусов. В основаниях сегментов по их середине выполнены П-образные прорези, предназначенные для размещения в них головок испытуемого образца. Устройство содержит также две опоры. У одной из них расположен рольганг, соединяющий опору и нажимную плиту пресса.

Недостатки известного устройства: невозможность проведения испытаний на срез из-за формы выполнения полуматриц, при которой создается опрокидывающий момент за счет несоосности при совмещении поперечных осей полуматриц и образца; невозможность проведения одноосного сжатия из-за неравенства сторон П-образного выреза в полуматрицах, приводящего к одностороннему бочкообразованию образца при сжатии; из-за наличия рольганга на нижней опоре полуматрицы при нагружении за счет П-образных вырезов под образец возможно образование дополнительного изгиба образца за счет перемещения нижней опоры; отсутствие жесткой фиксации полуматриц на одинаковый угол.

Цель изобретения - расширение диапазона видов нагружения. Устройство позволяет проводить испытания при двухосном сжатии со сдвигом, при двухосном сжатии, при сдвиге и одноосном сжатии.

Цель изобретения достигается тем, что в устройстве для испытания образца содержится нагружающее устройство, захваты в виде сегментов с вырезом под образец, закрепленные к корпусу с возможностью поворота. Вырез под образец выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных граней с длиной одной из них, равной половине толщины образца, а другой - не менее его высоты. Высота каждого сегмента равна его радиусу. Выполнение выреза под образец описанной формы позволяет нагружать образец одновременно двуосным сжатием со сдвигом. Выполнение высоты сегмента (захвата) равной его радиусу позволяет проводить с направляющей скобой испытания образца на сдвиг. Закрепление захватов к корпусу равномерно расположенными крепежными элементами позволяет фиксировать равные углы установки верхнего и нижнего захватов по отношению к основанию и одновременно к направлению приложения сжимающей нагрузки и устраняет возможность неравномерного нагружения.

На фиг.1 представлена схема нагружения образца в захватах, осуществляющих двуосное сжатие со сдвигом; на фиг.2 - схема нагружения образца на сдвиг; на фиг.3 - схема нагружения образца в захватах, осуществляющих двухосное сжатие; на фиг.4 - график предельной поверхности разрушения в координатах напряжения σ₁ и σ₂.

Устройство содержит захваты 1 для двуосного сжатия со сдвигом, имеющие Г-образные вырезы, захваты 2 для двуосного сжатия, имеющие вырезы в виде двух взаимно перпендикулярных граней, корпус устройства 3, крепежные элементы 4, направляющую скобу 5 с фторопластовой вставкой 6 и нагружающее устройство-ресивер 7.

Устройство работает следующим образом.

Захваты 1, 2 устанавливаются в корпусе 3 на равный угол и закрепляются болтами 4. Образец из хрупкого материала 8, обернутый фторопластовой пленкой (или с применением смазки), устанавливается в захваты. Все устройство с образцом помещается в ресивер 7, закрепленный в зажимах испытательной машины (фиг.1). При испытании на сдвиг устройство с образцом дополнительно устанавливается в направляющую скобу 5, вся сборка помещается в реверсор (фиг. 2) и производится нагружение. При испытаниях на двуосное сжатие со сдвигом двуосное сжатие и сдвиг регистрируется одна переменная величина - разрушающая нагрузка.

В качестве примера конкретного выполнения назначения устройства (фиг.4) приводится график предельной поверхности разрушения прессованных образцов из взрывчатого материала.

Для испытания на двуосное сжатие со сдвигом и сдвиг были задействованы призматические образцы с размерами 10х15х20 мм, для испытания на двуосное сжатие применялись образцы квадратного сечения 15х15х20 мм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства для испытания образцов из хрупких материалов показали универсальность его применения по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛА, содержащее нагружающее приспособление, два захвата в виде цилиндрических сегментов с вырезами для образца, прикрепленных к нагружающему приспособлению с возможностью поворота относительно направления сжимающей нагрузки, отличающееся тем, что каждый вырез для образца выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных граней с длиной одной из них не меньшей, чем длина образца, другой - равной половине толщины образца, высота цилиндрического сегмента выбрана равной радиусу дуги, образующей данный сегмент, а захваты закреплены на корпусе равномерно расположенными крепежными элементами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5