Устройство для испытаний плоских образцов на сдвиг

 

Изобретение относится к испытаниям образцов или фрагментов конструкций преимущественно из композиционных материалов на сдвиг методом перекашивания пластины. Цель - повышение надежности и достоверности испытаний. Устройство состоит из двух четырехзвенников 1 и 2, звенья которых соединены с помощью цилиндрических шарниров 4. В каждом из звеньев установлены крепежные элементы 5 и 6. В каждом из звеньев 3 в местах расположения части крепежных элементов 5 выполнены углубления, в которые без зазора установлены вкладыши 8, подвижные в осевом направлении крепежных элементов 5 и сопряженные с ними. 4 ил.

Изобретение касается испытаний материалов и конструкций, в частности плоских образцов или фрагментов конструкций преимущественно из композиционных материалов (КМ) на сдвиг методом перекашивания пластины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и назначению является приспособление для испытаний плоских образцов из пластмасс на прочность при сдвиге, содержащее два параллельных четырехзвенника с обращенными друг к другу плоскими поверхностями, предназначенными для взаимодействия c образцом; в звеньях четырехзвенников выполнены попарно соосные отверстия, размещенные в них стержневые крепежные элементы, связывающие соответствующие звенья четырехзвенников, и пару тяг, связанных с расположенными на одной диагонали четырехзвенников шарнирами.

При испытании в таком приспособлении образцов или фрагментов конструкций из КМ, поверхности которых, как правило, имеют отклонения от плоской поверхности, конструкция приспособления не обеспечивает в этом случае полного контакта сопрягаемых плоских поверхностей четырехзвенников и образца или фрагмента конструкции, а следовательно, надежного закрепления последнего. Это приводит к разрушению образца или фрагмента конструкции в местах расположения отверстий под крепежные элементы, что снижает надежность таких испытаний. Кроме того, наличие разнотолщинности образцов или фрагментов конструкции по длине зоны закрепления приводит при сборке с четырехзвенниками к значительным перекосам звеньев и связанным с этим большим нагрузкам в шарнирах. А это в свою очередь приводит к искажению результатов и уменьшению достоверности испытаний.

Такие явления в большей мере имеют место при испытаниях фрагментов конструкций, имеющих как правило большие размеры по сравнению с образцами, а следовательно, и большие величины разнотолщинности и отклонений от плоскости сопрягаемых с ними поверхностей четырехзвенников.

Целью изобретения является повышение надежности и достоверности испытаний на сдвиг образцов или фрагментов конструкций, выполненных преимущественно из КМ.

Цель достигается тем, что в устройстве для испытаний образцов на сдвиг, включающем два параллельных четырехзвенника с обращенными друг к другу плоскими поверхностями, предназначенными для взаимодействия с образцом, в звеньях четырехзвенников выполнены попарно соосные отверстия, размещенные в них стержневые крепежные элементы, связывающие соответственные звенья четырехзвенников, и пару тяг, связанных с расположенными на одной диагонали четырехзвенника шарнирами, в соответствующих отверстиях звеньев без зазора относительно их стенок размещены вкладыши, число которых не менее 3/4 числа крепежных элементов. Вкладыши установлены с возможностью перемещения вдоль осей крепежных элементов, а их предназначенные для контактирования с образцом торцевые поверхности расположены со стороны плоских поверхностей звеньев.

Отверстия и установленные в них вкладыши должны иметь форму, препятствующую повороту вкладыша вокруг его оси. Например, вкладыши и отверстия могут иметь боковую поверхность в форме многогранника. Со стороны плоских поверхностей четырехзвенников для сопряжения с поверхностями образца могут быть выполнены углубления для установки в них вкладышей.

Физико-механические свойства материала вкладышей не должны уступать аналогичным свойствам материала звеньев. Крепежные элементы могут располагаться вдоль звеньев в один, два и более рядов либо любым другим порядком. Однако не все крепежные элементы должны быть снабжены вкладышами, часть крепежных элементов необходима для соединения двух четырехзвенников. Установлено, что таких крепежных элементов должно быть не более 25% их общего количества, но не менее одного на каждую пару звеньев двух четырехзвенников. Число крепежных элементов, необходимых для соединения двух четырехзвенников, определяется усилиями, возникающими при испытаниях образца или фрагмента конструкции и направленными перпендикулярно плоскости испытываемого образца или фрагмента конструкции, т.е. конструкцией образца или фрагмента.

Установка в отверстия подвижных в осевом направлении вкладышей позволяет обеспечить надежное закрепление образца или фрагмента конструкции в случае наличия неплоскостности поверхностей или разнотолщинности образца или фрагмента в зоне закрепления последних в четырехзвенники с исключением заклинивания шарниров в процессе испытаний, что невозможно сделать в известном устройстве.

Установка вкладышей в отверстия без зазора (между их боковыми поверхностями и боковыми поверхностями отверстий в звеньях четырехзвенников) позволяет передать сдвигающую нагрузку равномерно по всей зоне закрепления образца или фрагмента конструкции.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Устройство состоит из двух четырехзвенников 1 и 2, звенья 3 которых соединены с помощью цилиндрических шарниров 4. В звеньях 3 четырехзвенников 1 и 2 установлены крепежные элементы 5 и 6. В каждом из звеньев 3 четырехзвенников 1 и 2 в местах расположения части крепежных элементов 5 выполнены углубления 7, в которые без зазора установлены вкладыши 8, подвижные в осевом направлении крепежных элементов 5 и сопряженные с ними. Для увеличения резьбовой части вкладыши 8 снабжены хвостовиками 9, на которых установлены стопорные кольца 10 для предотвращения выпадения вкладышей 8 из углубления 7 при сборке и разборке четырехзвенников 1 и 2. Крепежные элементы 6 соединяют четырехзвенники 1 и 2 для обеспечения их совместной работы. Для передачи усилий на четырехзвенники 1 и 2 служат тяги 11, связанные с цилиндрическими шарнирами 4.

Перед испытаниями образец или фрагмент конструкции 12 устанавливают между четырехзвенниками 1 и 2, закрепляют его между ними с помощью крепежных элементов 6, а затем с помощью крепежных элементов 5 и вкладышей 8.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ НА СДВИГ, содержащее два параллельных четырехзвенника с обращенными одна к другой плоскими поверхностями, предназначенными для взаимодействия с образцом, в звеньях четырехзвенника выполнены попарно соосные отверстия, размещенные в них стержневые крепежные элементы, связывающие звенья четырехзвенников, и пару тяг, связанных с расположенными на одной диагонали четерехзвенников шарнирами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и достоверности испытаний образцов, в том числе из композиционных материалов, оно снабжено вкладышами, число которых не менее 3/4 числа крепежных элементов, размещенными в соответствующих отверстиях звеньев без зазора относительно их стенок, вкладыши установлены с возможностью перемещения вдоль осей крепежных элементов, а их предназначенные для контактирования с образцом торцевые поверхности расположены со стороны плоских поверхностей звеньев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4