Способ механического испытания образца

 

Изобретение относится к механическим испытаниям различных материалов. При испытаниях образец размещают между центральными оправками и крайними оправками. Между центральными оправками помещают ту часть образца, в сечении которой необходимо исследовать механические свойства. На крайние оправки одновременно воздействуют две силы, направленные перпендикулярно продольной оси образца. Возможно получение неоднородного по заданному сечению образца напряжения сдвига путем изменения диаметров центральных оправок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к механическим испытаниям различных материалов, например металлов.

Отсутствие основной (базовой) характеристики механических свойств металла, по которой можно было бы вычислить другие характеристики механических свойств, обуславливает разработку и использование различных методов механических испытаний.

Известные методы механических испытаний разделяют по характеру внешнего воздействия на образец во времени, по виду напряженного состояния: испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез. При этом стремятся воспроизвести условия работы материалов и нагрузки, возникающие при эксплуатации конструкций.

Например, при испытаниях сварных образцов обязательными являются механические испытания на статическое растяжение и статический изгиб. Кроме того, проводят факультативно испытания на ударную вязкость и излом сварного соединения.

Все виды механических испытаний происходят с деформацией образцов. На современном этапе развития науки деформацию объясняют сдвигом в кристаллах по плоскостям скольжения и явлением двойникования, т.е. процесс разрушения образцов происходит в основном благодаря деформации сдвига. Поэтому такой вид нагружения наиболее информативен по сравнению с другими видами механических испытаний. Из известных методов механических испытаний только при испытании кручением круглого образца наибольшие касательные напряжения действуют в плоскости нормального поперечного сечения и в плоскости радиального сечения.

Однако при известных механических испытаниях на кручение область разрушения по длине образца не может быть строго задана до начала испытаний, т.е. нельзя определить то локальное сечение, в котором необходимо исследовать механические свойства испытываемого образца. Кроме того, невозможно создать деформацию сдвига в заданной области образца плоского сечения. На фиг. 1 показана схема испытаний на изгиб в соответствии с известным способом [1] Стрелками указано направление напряжений, действующих в образце, растягивающих его в нижней части и сжимающих перед нагружающей оправкой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ механического испытания образца, в котором образец устанавливают между двумя центральными неподвижными оправками и двумя оправками, расположенными по краям, и нагружают его [2] Напряжения, возникающие при работе по этому способу, направлены так же, как на фиг. 1.

При испытаниях образцов в устройстве, реализующем этот способ, как и в других известных, нет возможности получения сдвиговых деформаций в испытательном образце. Имеет место общая смена направления напряжений сжатия и растяжения по отношению к вертикальной оси, переходящей через нагружающую оправку Х-Х₁, по которой на испытываемый образец действует сила Р.

Цель изобретения получение напряжений сдвига в заданном сечении образца.

Цель достигается тем, что в способе механического испытания образца, заключающемся в том, что образец устанавливают между двумя центральными неподвижными оправками и двумя оправками, расположенными по краям, затем образец нагружают, крайние оправки размещают с противоположных сторон относительно продольной оси образца и одновременно нагружают силами, направленными перпендикулярно указанной оси образца.

Кроме того, для получения неоднородного по заданному сечению образца напряжения сдвига изменяют диаметры центральных оправок, расстояния между центральными и крайними оправками и величины сил нагружения.

На фиг. 2 показана схема испытания в соответствии с предлагаемым способом при равных диаметрах центральных оправок; на фиг. 3 то же, при разных диаметрах центральных оправок.

Схема испытаний содержит центральные оправки 1 и 2 и крайние оправки 3 и 4 с испытываемым образцом 5, размещенным между ними. При этом между оправками 1 и 2 помещают ту часть образца, в сечении которой необходимо исследовать механические свойства. На оправки 3 и 4 одновременно воздействуют две силы Р₁ и Р₂, направленные перпендикулярно продольной оси образца 5. При этом по отношению к вертикальной оси Y-Y₁, проходящей через центральные оправки 1 и 2, направление действия возникающих напряжений растяжения и сжатия не изменяется. В то же время напряжения сжатия и растяжения по отношению к продольной оси образца 5 направлены встречно друг к другу, вызывая деформацию сдвига в заданной зоне образца 5.

Величина напряжений в образце зависит от его геометрических размеров, радиуса оправок 1-4, расстояния между центральными и крайними оправками и действующих на образец сил Р₁ и Р₂.

Изменяя диаметры центральных оправок 1 и 2, можно изменять концентрацию напряжений в испытываемом сечении образца, моделировать сложное напряженное состояние в этом сечении.

Характер приложения сил Р₁ и Р₂ к оправкам 3 и 4 может быть различным по величине, но синхронным по воздействию на образец и определяется из условий работы и характера будущих эксплуатационных нагрузок.

Формула изобретения

1. СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА, заключающийся в том, что образец устанавливают между двумя оправками и нагружают с помощью двух других оправок, расположенных по краям образца, отличающийся тем, что оправки размещают с противоположных сторон относительно продольной оси образца, а нагружение производят одновременно силами, направленными перпендикулярно продольной оси образца.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе нагружения изменяют диаметр оправок, расстояния между центральными и крайними оправками и величины сил нагружения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3