Разрывная машина
Владельцы патента RU 2304274:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для исследования деформаций, механизма зарождения и развития трещин на стандартных образцах с резьбовой головкой, изготовленных из структурно неоднородных и композиционных материалов. Разрывная машина содержит станину, являющуюся упругим элементом нагружающего устройства, активный и пассивный захваты образца с резьбовыми головками, активный захват выполнен в виде шестигранной втулки с резьбой и шестигранной опоры, имеющей со стороны втулки буртик, образующий гнездо для втулки, а с противоположной стороны - выпуклую сферическую поверхность, опирающуюся на ответную сферическую поверхность станины, причем по высоте опоры в радиальном направлении выполнен U-образный паз для размещения образца с резьбовыми головками, одна из которых имеет лыски, входящие в паз опоры и исключающие ее поворот относительно образца. Станина разрывной машины выполнена в виде прямоугольной плоской полой рамы с оппозитно расположенными отверстиями для образца, с наружных сторон которых выполнены сферические вогнутые поверхности. Пассивный захват изготовлен в виде шестигранной втулки с резьбовым отверстием и с выпуклой сферической опорной поверхностью. Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение возможностей визуально с помощью оптических приборов измерять и наблюдать деформационные процессы и разрушение по структуре сплава структурно неоднородных и композиционных материалов по всему периметру деформируемой поверхности образца под нагрузкой. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для исследования деформаций, механизма зарождения и развития трещин на стандартных образцах с резьбовой головкой, изготовленных из структурно неоднородных и композиционных материалов.
Известно устройство для исследования образцов в процессе их нагружения, включающее станину, подвижный и неподвижный захваты для образца, нагружающее устройство и микроскоп (Лозинский М.Г. Тепловая микроскопия материалов. М.: Металлургия, 1976 г. С.164-165. Экспериментальные установки типа ИМАШ). Указанное устройство позволяет производить нагружение образцов, наблюдение за их поверхностью и измерение под нагрузкой.
Недостатками устройства являются сложность конструкции, невозможность использования стандартных оптических приборов, исключение в процессе нагружения возможности исследовать поверхность по всему периметру.
Известно устройство для исследования образцов в процессе их нагружения, включающее корпус, подвижный и неподвижный захваты для образца, нагружающее устройство и микроскоп, установленный на корпусе (А.с. RU 2238537, кл. G01N 3/08, 2002 г.). Недостатком устройства является сложность конструкции, необходимость в испытательной машине, так как устройство практически является приставкой к ней, отсутствие возможности исследования поверхности образца по всему периметру в нагруженном состоянии.
Известна установка для испытания материалов на растяжение, содержащая станину, активный и пассивный захваты для концов образца и механизм нагружения (А.с. RU 2091743, кл. G01N 3/08, 1993 г.). Недостатком установки является сложность нагружающего устройства, большие габариты, отсутствие возможности исследовать поверхность образца с помощью оптических приборов по всему периметру поверхности образца.
Известно устройство для испытания образцов на растяжение, содержащее станину в виде рамы, соосные активный и пассивный захваты, приспособление для измерения усилия и нагружающее приспособление (А.с. SU 1427219, кл. G01N 3/08, 1986 г.). Недостатком установки является сложность конструкции и нагружающего устройства, невозможность исследования поверхности образца под нагрузкой с помощью оптических приборов.
Наиболее близкой является разрывная машина, содержащая станину с подвижным и неподвижным захватами для образца, нагружающим устройством и силоизмерителем, станина выполнена в виде упругого кольца, исполняющего роль упругого элемента нагружающего устройства и силоизмерителя (А.с. SU 198020, кл. 42к, 34/01, опубл. 09.06.1967. Бюл. №13).
Причинами, препятствующими достижению заданного технического результата, являются сложность конструкции и невозможность наблюдения с помощью стандартной оптической аппаратуры поверхности по всему периметру исследуемого образца под нагрузкой.
Задачей предлагаемого технического решения является создание простой конструкции для исследований, обеспечивающей возможность наблюдения и измерений на деформируемой поверхности под нагрузкой по всему периметру образца с помощью стандартной оптической аппаратуры.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемой испытательной машины, является упрощение конструкции и расширение возможностей визуально с помощью оптических приборов измерять и наблюдать деформационные процессы и разрушение по структуре сплава структурно неоднородных и композиционных материалов по всему периметру деформируемой поверхности образца под нагрузкой, т.к. ввиду компактности, конструктивных особенностей испытательная машина может устанавливаться на предметный столик стандартных оптических приборов.
Поставленный технический результат достигается тем, что в разрывной машине, содержащей станину, являющуюся упругим элементом нагружающего устройства, активный и пассивный захваты образца с резьбовыми головками, активный захват выполнен в виде шестигранной втулки с резьбой и шестигранной опоры, имеющей со стороны втулки буртик, образующий гнездо для втулки, а с противоположной стороны - выпуклую сферическую поверхность, опирающуюся на ответную сферическую поверхность станины, причем по высоте опоры в радиальном направлении выполнен U-образный паз для размещения образца с резьбовыми головками, одна из которых имеет лыски, входящие в паз опоры и исключающие ее поворот относительно образца.
Причем станина разрывной машины выполнена в виде прямоугольной плоской полой рамы с оппозитно расположенными отверстиями для образца, с наружных сторон которых выполнены сферические вогнутые поверхности.
При этом пассивный захват выполнен в виде шестигранной втулки с резьбовым отверстием и со сферической выпуклой опорной поверхностью.
Исполнение активного захвата в виде двух элементов - шестигранной втулки с резьбой и шестигранной опоры, а также лысок на резьбовой головке образца позволило реализовать простую и компактную конструкцию нагружения образца путем поворота шестигранной втулки относительно шестигранной опоры, в паз которой входят лыски головки образца, исключающие его поворот относительно опоры. Буртик в верхней части опоры образует гнездо для втулки, обеспечивая соосность втулки и опоры. Выпуклые сферические поверхности на опоре и пассивном захвате, взаимодействуя с вогнутыми сферическими поверхностями рамы, обеспечивают самоустановку образца при растяжении, а также возможность поворота его относительно продольной оси. Станина в виде прямоугольной полой плоской рамы позволяет устанавливать разрывную машину на предметный столик оптических приборов, измерять и исследовать поверхность образца, а возможность поворота образца вокруг продольной оси - исследовать поверхность по всему периметру.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид разрывной машины; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Разрывная машина содержит станину, являющуюся упругим элементом нагружающего устройства и выполненную в виде прямоугольной полой плоской рамы 1 с двумя оппозитно расположенными отверстиями 2 для образца 3 с резьбовыми головками. С наружных сторон отверстий 2 выполнены сферические вогнутые опорные поверхности 4. Пассивный захват 5 выполнен в виде шестигранной втулки с резьбовым отверстием под головку образца 3 и с выпуклой сферической опорной поверхностью 6. Активный захват выполнен в виде шестигранной втулки 7 и шестигранной опоры 8. Втулка 7 имеет резьбу под головку образца 3 и опирается на шестигранную опору 8. Опора 8 со стороны втулки 6 имеет буртик 9, образующий гнездо для втулки 7, а с противоположной стороны опора 8 имеет выпуклую сферическую поверхность 10, взаимодействующую с ответной сферической поверхностью 4 рамы 1. По высоте опоры 8 в радиальном направлении выполнен U-образный паз 11 для размещения по оси симметрии машины образца 3, на головке которого выполнены лыски 12, входящие в паз 11 опоры 8 и исключающие поворот ее относительно образца 3.
Устройство работает следующим образом. Образец 3 с резьбовыми головками и образованными на одной из них симметрично расположенными лысками 12 под размер U-образного паза 11 в опоре 8 устанавливается в раму 1. С этой целью на вторую головку образца накручивается пассивный захват 5. Образец устанавливается в отверстия 2 рамы 1, наживляется втулка 7, устанавливается опора 8. Поворотом втулки 7 относительно опоры 8 выбирается зазор и осуществляется нагружение до заданного усилия. Усилие контролируется с помощью тензорезисторов 13, наклеенных на раму 1, и цифрового измерителя деформаций ИДЦ-1М. В нагруженном состоянии разрывная машина устанавливается на столик микроскопа, например ПМТ-3, и производятся необходимые измерения или наблюдения. Для исследования боковых фрагментов поверхности образца с помощью микроскопа образец поворачивают на необходимый угол относительно продольной оси воздействием на опору 7 и пассивный захват 5.
Таким образом, предлагаемые отличия по сравнению с прототипом обеспечивают достижение нового технического эффекта - упрощение конструкции, расширение возможностей визуально с помощью оптических приборов измерять и наблюдать деформационные процессы и разрушение в концентраторах и по структуре сплава структурно неоднородных и композиционных материалов по всему периметру деформируемой поверхности образца под нагрузкой.
1. Разрывная машина, содержащая станину, являющуюся упругим элементом нагружающего устройства, активный и пассивный захваты образца, отличающаяся тем, что активный захват выполнен в виде шестигранной втулки с резьбой и шестигранной опоры, имеющей со стороны втулки буртик, образующий гнездо для втулки, а с противоположной стороны выпуклую сферическую поверхность, опирающуюся на ответную сферическую поверхность станины, причем по высоте опоры в радиальном направлении выполнен U-образный паз для размещения образца с резьбовыми головками, одна из которых имеет лыски, входящие в паз опоры и исключающие ее поворот относительно образца.
2. Разрывная машина по п.1, отличающаяся тем, что станина выполнена в виде плоской прямоугольной полой рамы с оппозитно расположенными отверстиями для образца, с наружных сторон которых выполнены сферические вогнутые поверхности.
3. Разрывная машина по п.1, отличающаяся тем, что пассивный захват выполнен в виде шестигранной втулки с резьбовым отверстием и с выпуклой сферической опорной поверхностью.
