Устройство для испытаний плоских образцов при двухосном нагружении

 

Область использования: в технике при испытании на прочность конструкций при двухосном нагружении. Сущность: устройство содержит основание в виде двух плоских параллельных пластин 1 и 2, между которыми по взаимно перпендикулярным осям жестко установлены четыре корпуса 3, в каждом из которых установлены гидроцилиндры 4 со штоками 5 с помощью цанговых конических втулок. Внутренняя цилиндрическая поверхность втулок сопряжена с наружной поверхностью гидроцилиндра 4. Винты и гайки предназначены для перемещения гидроцилиндров в осевом направлении. крепление гидроцилиндров и регулирование зазоров между ними и цанговыми коническими втулками 6 осуществляется с помощью гаек. Гидроцилиндры подключены к источнику гидравлического давления попарно через агрегаты управления. Штоки 5 гидроцилиндров 4 связаны с захватами 16, в которые устанавливается испытываемый образец или фрагмент конструкции 17. 4 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов и конструкций, в частности к установкам для испытаний плоских образцов или фрагментов конструкций на прочность и несущую способность при двухосном нагружении.

Известна установка для испытаний призматических образцов на трехосное сжатие, включающая основание в виде замкнутой силовой рамы, закрепленные в раме нажимные и опорные плиты с установленными на них регулировочными головками и датчиками напряжений [1].

Недостатком данной установки является невозможность использования ее для случаев нагружения образцов или фрагментов конструкций растяжением по одной или двум осям, а также в случае двухосного сжатия при больших деформациях испытываемого образца или фрагмента конструкции.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытаний крестообразных образцов при двухосном нагружении, содержащее основание, расположенные на нем взаимно перпендикулярно в параллельных плоскостях две подвижные рамы и закрепленные на рамах гидроцилиндры и источник гидравлического давления, причем каждая рама установлена на основании с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к продольным осям гидроцилиндров [2].

К недостаткам этого устройства следует отнести большую массу подвижных частей при испытаниях фрагментов конструкций при двухосном нагружении и следовательно большие величины поперечных нагрузок, приложенных к штокам гидроцилиндров при циклическом изменении нагрузок. Большие величины поперечных нагрузок штоков гидроцилиндров возникают и при разрушении образца или фрагмента конструкций со стороны пассивного захвата. Поперечные нагрузки приводят к большим изгибным деформациям штоков, вследствие чего нарушается работоспособность гидроцилиндров.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем основание, расположенные на нем по взаимно перпендикулярным осям гидроцилиндры, элементы для установки и крепления гидроцилиндров и источник давления среды, согласно изобретению основание выполнено в виде двух плоских параллельных пластин, элементы для установки и крепления гидроцилиндров выполнены в виде четырех стаканов, жестко закрепленных между плоскими пластинами основания по взаимно перпендикулярным осям, а четыре гидроцилиндра установлены и закреплены в стаканах с помощью цанговых конических втулок с возможностью перемещения в осевом направлении и подключены попарно к источнику гидравлического давления.

Выполнение основания в виде двух плоских параллельных пластин, элементов для установки и крепления гидроцилиндров - в виде четырех корпусов, жестко закрепленных между пластинами основания по взаимно перпендикулярным осям, установка и закрепление гидроцилиндров с помощью цанговых конических втулок с возможностью перемещения в осевом направлении и попарное подключение гидроцилиндров к источнику давления позволяет производить испытания образцов и фрагментов конструкций различных размеров в плане при минимальном выходе штоков при статических и циклических нагрузках, что расширяет функциональные возможности устройства.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема подключения гидроцилиндров к источнику гидравлического давления.

Устройство содержит основание в виде двух плоских параллельных пластин 1 и 2, между которыми по взаимно перпендикулярным осям жестко установлены четыре стакана 3. В каждом из стаканов установлены гидроцилиндры 4 со штоками 5 с помощью цанговых конических втулок 6. Внутренняя цилиндрическая поверхность втулок 6 сопряжена с наружной поверхностью гидроцилиндра 4, а наружная коническая - с конической поверхностью стакана (фиг.3). Гайки 7 установлены для крепления гидроцилиндров 4, а также для регулировки зазоров между гидроцилиндрами и цанговыми коническими втулками 6. Винты 8 и гайки 9, связанные с рукоятками 10, предназначены для перемещения гидроцилиндров 4 в осевом направлении. Между винтом 8 и гидроцилиндром 4 установлен силоизмеритель 11.

Крепление плоских пластин к опоре 12 и корпусов 3 к плоским пластинам осуществляется болтами 13.

Подключение гидроцилиндров 4 к источнику гидравлического давления 14 осуществляется попарно (фиг.4) через агрегаты 15 управления, причем силоизмерители 11 являются элементами обратной связи при управлении нагружением.

Штоки 5 гидроцилиндров 4 связаны с захватами 16, в которые установлен испытываемый образец или фрагмент конструкции 17.

Устройство работает следующим образом.

После установки испытываемого образца или фрагмента конструкции 17 в захваты 16 гидроцилиндры 4 с помощью винтов 8, гаек 9 и рукояток 10 перемещаются в положение, обеспечивающее минимальный выход штоков 5. При этом свободное перемещение гидроцилиндров обеспечивается регулированием зазоров с помощью цанговых конических втулок 6 и гаек 7.

Рабочая жидкость от источника 14 среды через агрегаты 15 управления подается в гидроцилиндры 4 и создает необходимые усилия по каждой из осей испытываемого образца или фрагмента конструкции 17.

Попарное подключение гидроцилиндров 4, расположенных по каждой из осей образца или фрагмента конструкции, не приводит к смещению центра образца или фрагмента в процессе нагружения статистическими или циклическими нагрузками, а следовательно, и к необходимости перемещения гидроцилиндров 4 в направлении, перпендикулярном их продольным осям.

Кратковременное нагружение штоков 5 гидроцилиндров 4 поперечными нагрузками в момент разрушения испытываемого образца или фрагмента конструкции 17 не приводит к деформациям, угрожающим потере работоспособности гидроцилиндров 4, за счет достаточно малого выхода штоков 5.

Применение предлагаемого устройства позволяет производить испытания при двухосном нагружении не только образцов, но и фрагментов конструкций, обладающих достаточно большими размерами и большими значениями несущей способности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ ПРИ ДВУХОСНОМ НАГРУЖЕНИИ, содержащее основание, установленные взаимно перпендикулярно на нем две пары соосных гидроцилиндров с элементами их крепления и источники давления среды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, основание выполнено в виде двух параллельных пластин, элементы крепления гидроцилиндров выполнены в виде установленных между пластинами и жестко закрепленных на них стаканов, соосных с соответствующим гидроцилиндром каждый, и конических цанговых втулок, установленных между каждым стаканом и корпусом соответствующего гидроцилиндра с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4