Способ проведения испытаний на сдвиг и устройство для его реализации

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для испытания на сдвиг, и может быть использовано при изготовлении многослойных панелей в самолетостроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности. Сущность: неподвижные плиты соединяют между собой жестко, а на обе стороны подвижной плиты и на внутренние стороны неподвижных плит наносят клейкий слой равномерной толщины по всей площади нанесения, образуя гладкую поверхность. На торцы подвижной и неподвижных плит наносят метки для определения величины сдвига. Подвижную плиту устанавливают в пазы, обеспечивающие параллельность перемещения подвижной плиты относительно неподвижных. Регистрируют значение силы, соответствующей величине перемещения. Устройство состоит из двух неподвижных плит и подвижной плиты, расположенной симметрично относительно неподвижных с регулируемыми зазорами. Поверхности плит выполнены с заданной шероховатостью, обеспечивающей равномерную толщину клейкого слоя по всей поверхности нанесения. На подвижной и неподвижных плитах выполнены метки для определения величины сдвига и подвижная плита установлена в пазах с возможностью обеспечения параллельности перемещения подвижной плиты относительно неподвижных плит. Неподвижные плиты жестко соединены между собой. Технический результат: повышение достоверности проведения испытаний за счет повышения качества и точности проведения испытаний. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для испытания на сдвиг, и может быть использовано при изготовлении многослойных панелей в самолетостроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Известен «Способ определения сдвиговых характеристик сотового заполнителя», заключающийся в том, что два образца размещают в нагружающем приспособлении симметрично его оси и прикладывают к их несущим слоям сдвигающее усилие, по которому судят о прочности заполнителя при сдвиге. В качестве образцов используют прямоугольные панели и располагают их так, что они касаются друг друга ребрами двух соответствующих торцов, а диагональные плоскости заполнителя параллельны направлению усилия сжатия образца (Авторское свидетельство SU №1613922 А1, МКИ G01N 3/24. Способ определения сдвиговых характеристик сотового заполнителя. - Опубл. 15.12.90. Бюл. №46).

Недостаток данного способа заключается в низком качестве испытаний вследствие того, что образцы располагаются под углом к сдвигающей нагрузке, в результате чего в них возникают нормальные напряжения, искажающие результаты.

Известен «Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге», заключающийся в том, что используется призматический образец с надрезом и усталостной трещиной, с двумя параллельными одинаковыми центральными прорезями, расположенными симметрично относительно оси симметрии образца и разделяющими образец на две боковые и центральную рабочую части, а нагружается образец в центре рабочей части перпендикулярно к его поверхности (Авторское свидетельство SU №1002890, МКИ G01N 3/24. Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге. - Опубл. 07.03.83. Бюл. №9).

Недостатком данного способа является низкая технологичность проведения испытаний вследствие того, что используется образец сложной формы, требующий многоступенчатой обработки перед испытаниями, также нагружение производится в направлении, перпендикулярном поверхности образца, что приводит к возникновению нормальных напряжений и, как следствие, низкой точности испытаний.

Известно «Устройство для испытания на сдвиг образцов трехслойных материалов», содержащее нагружатели, связанные с ними держатели, предназначенные для взаимодействия с двумя противоположными поверхностями образца и установленные с возможностью перемещения относительно друг друга, имеющие П-образную форму и установленные так, что одна из стоек каждого держателя расположена между стойками другого держателя, а ее конец обращен в сторону полки последнего (Авторское свидетельство SU №1778616 А1, МКИ G01N 3/24. Устройство для испытания на сдвиг образцов трехслойных материалов. - Опубл. 30.11.92. Бюл. №44).

Недостатком данного устройства является низкая точность проведения испытаний, так как образец соединяется с держателями только за счет силы трения, вследствие чего возможно проскальзывание образца при нагружении, что вызовет погрешность.

Известно «Устройство для испытания материалов на сдвиг», содержащее две соосные опоры, предназначенные для присоединения к нагружателю и размещенные на соответствующих гнездах установочные элементы с Г-образными гнездами для взаимодействия с противоположными поверхностями образца, рабочие поверхности выполнены рифлеными, опоры выполнены в виде усеченных призм с наклонными к их оси параллельными поверхностями (Авторское свидетельство SU №1837203 А1, МКИ G01N 3/24. Устройство для испытания материалов на сдвиг. - Опубл. 30.08.93. Бюл. №32).

Недостатком данного устройства является такое расположение конструктивных элементов, при котором нагружение производится под углом к поверхности образца, что приводит к возникновению нормальных напряжений и снижает точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению по способу и взятым за прототип является «Устройство для испытания трехслойных панелей на сдвиг», реализующее способ проведения испытаний на сдвиг, заключающийся в том, что образец закрепляют в нагружателе, устанавливают нагружатель с образцами в направляющих, размещают основание на одной из плит пресса и воздействуют через вторую плиту пресса на нагружатель, при этом нагружатель вместе с несущими слоями образца перемещается и регистрируется сила, соответствующая величине перемещения (Авторское свидетельство SU №989375. Образец для испытания трехслойных панелей на сдвиг и устройство для испытания образцов трехслойных панелей на сдвиг. - Опубл. 15.01.1983. Бюл. №2).

Недостатком данного способа, принятого за прототип, является низкое качество проведения испытания, т.к. в случае испытаний образцов различных типоразмеров возможно проскальзывание нагружающих плит относительно несущих панелей образца, что приведет к возникновению погрешности в результатах, снижая точность испытаний.

Наиболее близким по технической сущности по устройству является «Устройство для испытаний на сдвиг», содержащее активный и пассивный захваты и механизм для перемещения активного захвата. Пассивный захват, имеющий рифленую поверхность, выполнен из двух плит, расположенных по обе стороны активного захвата (Авторское свидетельство SU №1411629, МКИ G01N 3/24. Устройство для испытаний на сдвиг. - Опубл. 23.07.1988. Бюл. №27).

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции и отсутствие позиционирования активного захвата относительно пассивного (параллельность перемещения обеспечивается образцом и зависит от качества его изготовления), а также использование рифленой поверхности захватов, что не позволяет получить надлежащее сцепление с испытываемым образцом за счет снижения площади контакта, в результате чего возможно проскальзывание захватов относительно образца, что приведет к снижению точности результатов испытаний.

Решаемой задачей способа испытаний на сдвиг и устройства для его реализации является повышение качества и точности испытаний.

Технический результат заключается в повышении достоверности проведения испытаний за счет повышения качества и точности проведения испытаний.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе проведения испытаний на сдвиг, заключающемся в размещении подвижной плиты относительно неподвижных с регулируемым зазором и приложением силы перемещения, неподвижные плиты соединяют между собой жестко, а на обе стороны подвижной и на внутренние стороны неподвижных плит наносят клейкий слой равномерной толщины по всей площади нанесения, образуя гладкую поверхность, позволяющую максимально увеличить площадь контакта соприкасающихся поверхностей и снизить вероятность проскальзывания их, при этом на торцы подвижной и неподвижных плит наносят метки для определения величины сдвига, а подвижную плиту устанавливают в пазы, обеспечивающие параллельность перемещения подвижной плиты относительно неподвижных, исключающие возникновение дополнительных напряжений и регистрируют значение силы, соответствующей величине перемещения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для реализации способа проведения испытаний на сдвиг, состоящем из двух неподвижных плит и подвижной плиты, расположенной симметрично относительно неподвижных с регулируемыми зазорами, поверхности плит выполнены с заданной шероховатостью, обеспечивающей равномерную толщину клейкого слоя по всей поверхности нанесения, причем на подвижной плите выполнены метки для определения величины сдвига, а подвижная плита установлена в пазах с возможностью обеспечения параллельности перемещения подвижной плиты относительно неподвижных плит, при этом неподвижные плиты жестко соединены между собой

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует одному из критериев условия патентоспособности: «новизна» и «изобретательский уровень».

Для пояснения технической сущности рассмотрим фиг.1, где показаны:

1 - неподвижные плиты,

2 - подвижная плита,

3 - шпилька,

4 - гайки,

5 - пазы.

Заявляемый способ проведения испытаний на сдвиг реализуют следующим образом.

Перед началом испытаний подвижную плиту 2 заданной шероховатости, в зависимости от материалов соприкасающихся поверхностей, выдвигают вверх на заданное расстояние, определяемое конструктивными особенностями устройства и образца, относительно неподвижных плит 1. Образцы приклеивают к обеим сторонам подвижной плиты, затем к внутренним сторонам неподвижных плит. Неподвижные плиты при помощи гаек 4 поджимают вплотную к образцам и фиксируют их положение относительно друг друга шпильками 3, с выполненными в них пазами 5. После закрепления образцов в устройстве, устройство устанавливают в приспособление, обеспечивающее нагружение, например пресс, таким образом, чтобы обеспечить приложение силы Р (фиг.1) строго вдоль направления перемещения подвижной плиты 2 относительно неподвижных плит 1.

Затем совмещают метки подвижной и неподвижных плит таким образом, чтобы совпали начальные точки. После этого при помощи приспособления, обеспечивающего нагружение (пресса), прикладывают силу Р к подвижной плите. При этом подвижная плита под действием силы Р перемещается в направлении приложения силы, и граничные слои образца перемещаются вместе с ней. С помощью меток наблюдают величину перемещения, соответствующую текущей силе, приложенной к образцу.

По сравнению с известными аналогами, благодаря конструктивной особенности заявляемого технического решения устройства проведения испытаний на сдвиг, а именно тому, что на поверхности плит (подвижной и неподвижной) с заданной шероховатостью, наносят равномерной толщины клейкий слой по всей поверхности, позволяющей получить гладкую поверхность и увеличить площадь контакта соприкасающихся поверхностей, снижая возможность проскальзывания соприкасающихся поверхностей, тем самым повышения точность и качество испытаний, а наличие пазов в шпильках позволяет обеспечить параллельность перемещения подвижной плиты с метками относительно неподвижных, исключающих возникновение напряжений, что также позволяет повысить точность и качество проведения испытаний.

1. Способ проведения испытаний на сдвиг, заключающийся в размещении подвижной плиты относительно неподвижных с регулируемым зазором и приложении силы перемещения, отличающийся тем, что неподвижные плиты соединяют между собой жестко, а на обе стороны подвижной плиты и на внутренние стороны неподвижных плит наносят клейкий слой равномерной толщины по всей площади нанесения, образуя гладкую поверхность, позволяющую максимально увеличить площадь контакта соприкасающихся поверхностей и снизить вероятность проскальзывания их, при этом на торцы подвижной и неподвижных плит наносят метки для определения величины сдвига, а подвижную плиту устанавливают в пазы, обеспечивающие параллельность перемещения подвижной плиты относительно неподвижных, исключающие возникновение дополнительных напряжений и регистрируют значение силы, соответствующей величине перемещения.

2. Устройство для испытаний на сдвиг, состоящее из двух неподвижных плит и подвижной плиты, расположенной симметрично относительно неподвижных с регулируемыми зазорами, отличающееся тем, что поверхности плит выполнены с заданной шероховатостью, обеспечивающей равномерную толщину клейкого слоя по всей поверхности нанесения, причем на подвижной и неподвижных плитах выполнены метки для определения величины сдвига и подвижная плита установлена в пазах с возможностью обеспечения параллельности перемещения подвижной плиты относительно неподвижных плит, при этом неподвижные плиты жестко соединены между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытанию материалов на сдвиг. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к области обувного производства, а именно к исследовательскому приборному комплексу, предназначенному для определения зависимости жесткости каблука при взаимодействии его с опорной поверхностью, что имеет место в фазе переднего толчка при ходьбе.

Изобретение относится к обувной подотрасли легкой промышленности. .

Изобретение относится к механике грунтов. .

Изобретение относится к исследованиям механических свойств снега и может быть использовано для определения оптимального режима уборки снежных завалов. .

Изобретение относится к области строительных конструкций и может быть использовано при контроле качества деревянных строительных конструкций. .

Изобретение относится к устройству и способу определения прочности на сдвиг минеральной ваты. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленный на нем барабан, резец для взаимодействия с образцом, закрепленный на барабане коаксиально последнему, держатель образца в виде обоймы, толкатель для взаимодействия с одним из торцов образца, упор для взаимодействия со вторым торцом образца и механизм перемещения толкателя, выполненный в виде пресса. Держатель образца, толкатель, упор и механизм перемещения толкателя установлены на поворотной платформе, ось поворота которой перпендикулярна оси вращения барабана. Технический результат: повышение объема получаемой информации путем обеспечения испытаний стержневых образцов материалов на послойный срез при действии осевой нагрузки с возможностью изменения ориентации плоскостей послойного среза относительно направления действия осевой нагрузки в ходе испытания. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования. Устройство содержит рабочие органы, нагружающее устройство с измерителем усилия сдвига. Рабочие органы выполнены в виде внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, сопряженных между собой по посадке с зазором и имеющих соосные радиальные отверстия одного диаметра для размещения испытуемых образцов. Диаметр сечений испытуемых образцов соответствует диаметру соосных радиальных отверстий, а их длина - суммарной толщине стенок внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, которые в свою очередь снабжены соответственно охватывающим и охватываемым вкладышами для фиксации испытуемых образцов. Технический результат: повышение достоверности результатов определения сдвиговой прочности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного. Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды заключается в определении при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угла φ=φстр внутреннего трения и удельного сцепления с=сстр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора τi=pi·tgφстр+сстр предельного состояния среды под давлением pi, где τi - напряжение сдвига среды под давлением сжатия pi. Для определения угла внутреннего трения среды с нарушенной структурой, образующейся при достижении под штампом давления, равного бытовому давлению рстр.б=рб=(γ·h-сстр)ctgφстр на отметке h массива ее естественного сложения, определяют угол θ=φстр+φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]. Определяют угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой по выражению φн=θ-φстр, а удельное сцепление материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости с н = с с т р [ 2 − t g φ н t g φ с т р ] . Технический результат - получение связи физических параметров прочности φн и сн нагруженной материальной среды сверх природного гравитационного (бытового) давления с параметрами структурной прочности среды φстр и сстр.2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, источники давления, связанные с механизмами поджатия и сдвига, и механический аккумулятор энергии с пружиной, установленный между механизмом перемещения и захватом для контробразца. Механический аккумулятор энергии выполнен в виде направляющей, соединенной с захватом для контробразца, толкателя в виде полого цилиндра, размещенного на направляющей и соединенного с механизмом перемещения, при этом пружина размещена на направляющей между захватом для контробразца и толкателем и выполнена тарельчатой, тарелки уложены в группы, в каждой группе тарелки обращены друг к другу вогнутыми поверхностями. При этом количество тарелок с каждой стороны в каждой группе одинаковое, а в разных группах подобрано в соответствии с задаваемой характеристикой жесткости аккумулятора. Технический результат: увеличение объема информации при изучении процесса энергообмена в образцах горных пород за счет обеспечения исследований процесса энергообмена как при постоянной, так и при переменной характеристике жесткости аккумулятора энергии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной. Устройство содержит соосные захваты для крепления образца, дугообразные рычаги, соединенные с захватами, и платформы, опирающиеся на стенки захватов. Дугообразные рычаги, выполненные в виде коромысел с отверстиями, с помощью болтов соединены с захватами образца и с платформами, опирающимися на стенки захватов. Центры отверстий дугообразного рычага, соединенного с верхним захватом лежат на одной окружности с центрами отверстий рычага, соединенного с нижним захватом. Технический результат: расширение функциональных возможностей путем нагружения образца не только до разрушения его усилием растяжения, среза или изгиба, но и до разрушения его совместным действием усилий растяжения, среза и изгиба при фиксированном соотношении между величиной усилия при растяжении, величиной усилия при срезе и величиной изгибающего момента. 7 ил.

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях. Сущность: осуществляют индукционный нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры со скоростью 5-50°C/с и определяют искомые характеристики. Технический результат: повышение точности определения механических характеристик клеевого соединения. 4 ил.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды. Сущность: по данным сдвига нагруженной ступенями нормального давления pi материальной среды на глубине h тангенциальной нагрузкой τi строят график зависимости τi=ƒ(pi). График линеаризируют прямой до пересечения с осью τi и осью pi, на оси τi устанавливают величину удельного сцепления структурированной среды с=сстр, на оси pi устанавливают величину противодавления связности среды -ре= -сстр·ctgφстр и определяют угол φ=φстр внутреннего трения структурированной среды. Закон Ш. Кулона τстр=pi·tgφстр+сстр устанавливают в интервале нормального давления -(ре)≤pi≤(+рб), где рб=(γстр·h-сстр)ctgφстр - гравитационное (бытовое) давление для структурированной среды с удельным весом γстр, при давлении pi>рб. Предельное состояние материальной среды рассматривают с нарушенной структурой и описывают зависимостью τн=рн·tgφн+сн, а предельное состояние материальной среды в общем виде описывают системой уравнений. Технический результат: возможность определения границ предельного состояния материальной связной среды с нарушенной структурной прочностью и установления закономерности предельного состояния связной среды за пределами ее структурной прочности и закона Ш. Кулона при давлениях pi свыше гравитационного (бытового) рб, т.е. pi>рб. 3 ил.,1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытаний материалов на сдвиг и кручение и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит нагружающий и опорный стержни, снабженные тензодатчиками, между которыми размещен образец. Устройство снабжено тремя последовательно перекрещивающимися под приблизительно прямым углом рычагами, в каждом из которых по центру перекрестия выполнено отверстие некруглой формы, причем в двух из них расположены противоположные концы опытного образца, а в третьем - средняя его часть. Концы образцов и средняя часть выполнены одинаковой формы и входят в отверстия рычагов с минимальными зазорами, при этом рычаги установлены так, что продольные оси симметрии рычагов по концам образца установлены в одной плоскости, а продольная ось симметрии среднего рычага расположена приблизительно перпендикулярно этой плоскости. Один конец каждого рычага контактирует с нагружающим стержнем, а другой - с опорным. Сущность способа: производят замер деформаций в падающем, отраженном и прошедшем импульсе деформаций на всем временном промежутке деформационного воздействия с помощью тензодатчиков, расположенных на стержнях, а затем деформацию сдвига в образце, максимальное касательное напряжение для образца и скорость деформации определяют по формулам. Технический результат: расширение возможностей устройства. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения. Силовое нагружение прилагают вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность которого эквидистантна внутренней поверхности керамической оболочки, а высота взаимодействия пуансона с оболочкой относительно носка меньше половины расстояния между верхним срезом шпангоута и носком обтекателя. Сдвиг оболочки измеряют относительно верхнего среза шпангоута минимум в трех точках окружности, находящихся между собой на одинаковом расстоянии, а модуль сдвига клея в узле соединения обтекателя рассчитывают по формуле. Технический результат: возможность определения модуля сдвига клея непосредственно на натурном обтекателе. 1 ил.
Наверх