Способ испытания плоских образцов на изгиб



Способ испытания плоских образцов на изгиб
Способ испытания плоских образцов на изгиб
Способ испытания плоских образцов на изгиб

 


Владельцы патента RU 2533999:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний плоских образцов на изгиб. Сущность: концы образцов закрепляют на опоре, выполненной в виде замкнутой рамы с двумя подвижными распорками. Изгибают образцы и определяют величину прогиба в условиях сложного изгиба. При этом коэффициент распора в процессе нагружения является переменным. Технический результат: возможность проводить испытания в условиях сложного изгиба с переменным в процессе погружения коэффициентом распора, что дает возможность выполнять экспериментальные исследования накопления остаточных прогибов в пластинах обшивки корпусов судов в процессе эксплуатации. 3 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний плоских образцов на изгиб.

Известно приспособление для испытания пластинчатых образцов на коррозию под напряжением (авторское свидетельство №355546, МПК G01N 17/00, G01N 3/22, G01N 3/20, опубл. 16.10.1972) методом постоянной деформации при изгибе, содержащее корпус в виде скобы с опорными плоскостями для концов образца и нажимной винт, расположенный в центре скобы, снабженное устройствами для прижатия концов образца к опорным плоскостям, которые с целью скручивания образца повернуты в противоположные стороны вокруг установочной оси скобы по отношению к плоскости, перпендикулярной оси нажимного винта.

Недостатком данного приспособления является низкая производительность, а также то обстоятельство, что приспособление не позволяет исследовать изгиб с одновременным действием осевой нагрузки (сложный изгиб).

Известно устройство для коррозионных испытаний образцов под напряжением (авторское свидетельство №340931, МПК G01N 3/08, G01N 17/00, опубл. 05.06.1972), содержащее корпус, ни котором установлены опоры со вставками для закрепления концов образцов и механизм нагружения образцов продольным изгибом, причем корпус выполнен в виде стержня с резьбовыми концами, а механизм нагружения - в виде гаек.

Недостатком данного устройства является то, что нагружение осуществляется лишь продольной силой, при этом невозможно проведение испытаний в условиях сложного изгиба.

В качестве ближайшего аналога принят способ испытаний плоских образцов на изгиб (авторское свидетельство №1128143, МПК G01N 3/20, опубл. 07.12.1984), заключающийся в том, что концы образцов закрепляют на опоре, выполненной в виде П-образной скобы, изгибают и определяют величину прогиба, причем с целью расширения возможностей путем проведения испытаний в условиях сложного изгиба концы образцов жестко закрепляют на плоских поверхностях ветвей скобы на различном расстоянии от ее перекладины перпендикулярно оси симметрии скобы и изменяют расстояние между ветвями последней.

Данный способ обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в процессе испытания образца его коэффициент распора остается постоянной величиной, зависящей от места установки образца на скобе перед началом испытаний. При этом за счет вращения винта можно лишь задавать некоторое укорочение распорной конструкции, что позволяет моделировать смещение кромок опорного контура пластины вследствие изгиба судового перекрытия. Однако в практике судостроения и судоремонта приходится сталкиваться с задачами накопления остаточных прогибов пластин бортовой обшивки вследствие действия эксплуатационных нагрузок. В этом случае коэффициент распора пластины зависит от погибей пластин в смежных шпациях и непрерывно меняется в процессе эксплуатации. Для экспериментального исследования подобных явлений требуется способ испытаний образцов на сложный изгиб с изменением коэффициента распора в процессе нагружения.

Изобретение решает задачу расширения возможностей испытаний образцов на изгиб за счет создания коэффициента распора, изменяющегося в процессе нагружения.

Для решения поставленной задачи в известном способе испытаний плоских образцов на изгиб, заключающемся в том, что концы образцов закрепляют на опоре, изгибают и определяют величину прогиба, предлагается опору выполнять не в виде П-образной скобы, а в виде замкнутой рамы с двумя подвижными распорками.

В предлагаемом техническом решении податливость элементов рамы, на которые опирается образец, может регулировался в его плоскости перемещением двух подвижных распорок, за счет чего изменяется фиктивная площадь сечения «жестких связей», создающих распор, и, соответственно, коэффициент распора образца.

На прилагаемых графических материалах изображено:

на фиг.1 - установка для осуществления предлагаемого способа;

на фиг.2 - схема закрепления образца на опоре и регулирования коэффициента распора;

на фиг.3 - расчетная схема для определения фиктивной площади сечения «жестких связей», создающих распор.

На графических материалах приняты следующие обозначения:

1 - основание;

2 - опора, выполненная в виде замкнутой рамы;

3 - индикатор часового типа;

4 - пуансон;

5 - образец;

6 - подвижная распорка;

P - внешняя нагрузка, прикладываемая к образцу через пуансон;

I, II, III - положения подвижной распорки;

с - расстояние от образца до подвижной распорки:

l - расстояние от образца до боковой стороны опоры, выполненной в виде замкнутой рамы;

lпл - рабочая длина образца;

T - продольное усилие, возникающее в образце при нагружении из-за наличия распора;

Δlпл - изменение длины фиктивной распорной связи;

F Р Ф - фиктивная площадь сечения «жестких связей», создающих распор.

Установка для осуществления предлагаемого способа испытаний плоских образцов на изгиб содержит основание 1 с закрепленной на нем опорой 2 для крепления образцов 5, выполненной в виде замкнутой рамы. Образцы нагружаются пуансоном 4, прогиб образца замерялся индикатором 3. При помощи горизонтального перемещения подвижных распорок 6 изменяется податливость в горизонтальной плоскости длинных сторон опоры 2, выполненной в виде рамы, на которые опирается образец 5, при этом изменяется коэффициент распора образца 5.

Способ испытаний плоских образцов на изгиб осуществляется следующим образом. Концы образца 5 жестко закрепляют, например, путем точечной сварки на плоских поверхностях длинных сторон опоры 2, выполненной в виде замкнутой рамы. Перемещением подвижных распорок 6 можно изменять жесткость в горизонтальной плоскости длинных сторон рамы, на которые опирается образец. Указанная жесткость характеризуется коэффициентом распора

K Р = F Р Ф F Р Ф + F п л ,

где KР - коэффициент распора;

F Р Ф - фиктивная площадь сечения «жестких связей», создающих распор;

Fпл - площадь поперечного сечения образца.

Учитывая, что рабочая длина образца равна длине фиктивной распорной связи в недеформированном состоянии, фиктивную площадь сечения «жестких связей», создающих распор, можно определить из выражения:

F Р Ф = T l п л Δ l п л E ,

где lпл - рабочая длина образца;

T - продольное усилие, возникающее в образце при нагружении из-за наличия распора;

Δlпл - изменение длины фиктивной распорной связи;

E - модуль Юнга.

Изменение длины фиктивной распорной связи Δlпл, равное сближению в горизонтальной плоскости концов испытываемого образца, может быть найдено из рассмотрения балки с жестко заделанными концами и двумя опорами в пролете, загруженной в центре силой, равной продольному усилию в образце, что представлено на фиг.3:

Δ l п л = T c 3 l 3 E I ( l + 3 c ) ,

где

I - момент инерции поперечного сечения относительно нейтральной оси при изгибе в горизонтальной плоскости длинной стороны опоры 2, выполненной в виде замкнутой рамы.

С учетом вышеизложенного, фиктивная площадь сечения «жестких связей», создающих распор, при испытании образцов согласно предлагаемому способу

F Р Ф = 3 l п л ( l + 3 c ) I c 3 l

эта величина может регулироваться за счет изменения параметра c, т.е. перемещения подвижных распорок 6 в горизонтальной плоскости. После установки образца 5 и выбора начального положения подвижных распорок 6 осуществляется нагружение при помощи пуансона 4, замер полного прогиба при помощи индикатора 3, разгрузка и замер остаточного прогиба при помощи индикатора 3. Таким же образом выполняется некоторое число циклов нагружения при постоянном коэффициенте распора. После этого изменяется положение подвижных распорок 6 и выполняется ряд циклов нагружения при изменившемся коэффициенте распора образца 5, как описано выше, затем вновь перемещаются подвижные распорки 6 и нагружается образец 5. Данный способ испытаний при повторно-статическом нагружении позволяет получить важные экспериментальные результаты, необходимые при проектировании судовых корпусных конструкций, в частности бортовых перекрытий. Эти конструкции в процессе эксплуатации многократно подвергаются действию внешних нагрузок, что приводит к накоплению остаточных прогибов пластин обшивки. При этом из-за деформирования смежных с нагружаемой шпаций изменяются распорные характеристики, что влияет на деформирование нагружаемой пластины. Учет этого обстоятельства становится возможным при реализации предлагаемого способа испытаний плоских образцов на изгиб.

Таким образом, изобретение позволяет проводить испытания в условиях сложного изгиба с переменным в процессе погружения коэффициентом распора, что дает возможность выполнять экспериментальные исследования накопления остаточных прогибов в пластинах обшивки корпусов судов в процессе эксплуатации.

Способ испытаний плоских образцов на изгиб, заключающийся в том, что концы образцов закрепляют на опоре, изгибают и определяют величину прогиба в условиях сложного изгиба, отличающийся тем, что опора выполняется в виде замкнутой рамы с двумя подвижными распорками и коэффициент распора является переменным в процессе нагружения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосно торцевые и центральный захваты с общей осью вращения и отверстиями для образца, привод вращения торцевых захватов, толкатель, одним концом связанный с центральным захватом, и нагружатель, соединенный с другим концом толкателя.

Изобретение относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям материалов, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использовано для испытания балочных конструкций на изгиб.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, захват образца, закрепленный на платформе, два центробежных груза, предназначенные для закрепления на концах образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения, пару катков, установленных с эксцентриситетом по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней, один из которых установлен на валу.

Изобретение относится к области испытаний строительных материалов и конструкций, а именно к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств.

Группа изобретений относится к области метрологии, а именно к средствам получения чистого изгиба эталонной балки для испытаний тензодатчиков. Устройство содержит станину, установленную в ней эталонную балку с системой измерения деформаций, систему нагружения балки с контактными роликами и движителем.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, опорный элемент в виде трубы, нагружатели, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы нагружателей на трубе и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд для испытания образцов материалов при многоточечном изгибе содержит раму, опорный элемент в виде трубы, направляющие, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы направляющих на трубе, нагружатели в виде гидроцилиндра с плунжером, установленные на каждой направляющей, и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями.

Изобретение относится к технике измерений параметров кабелей и может быть использовано для измерения жесткости оптических кабелей с высокой прочностью на разрыв при низких температурах.

Изобретение относится к механическим испытаниям газотермических покрытий, а более точно касается определения остаточных напряжений в покрытии и энергии, необходимой для их высвобождения.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в стандартных испытательных машинах для испытания металлических образцов на сжатие без потери устойчивости.

Изобретение относится к технике испытаний протяженных объектов с переменной по длине жесткостью. Сущность: объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу. Кривизну отдельных участков, расположенных в различных сечениях по длине объекта, измеряют путем последовательной перестановки кривизномера от сечения к сечению по реперным шайбам, сначала в исходном деформированном состоянии при изгибе под действием некоторой начальной нагрузки, а затем при изгибе после приложения заданной дополнительной нагрузки. Вычисляют кривизну каждого участка, соответствующую изгибающему моменту от заданной нагрузки, как разность значений кривизны, измеренной кривизномером в двух указанных деформированных состояниях объекта, и определяют изгибную жесткость в расчетном сечении как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, умноженное на поправочный коэффициент, который предварительно находят расчетным способом по известным функциям распределения номинальных изгибных жесткостей объекта и изгибающих моментов, задаваемых при испытании, как отношение номинального значения средней кривизны участка к номинальному значению кривизны в среднем его сечении. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами (в частности, железобетонных балок), и нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Согласно заявленному способу изготавливают для определенного типа балок из физически нелинейного материала эталонную конструкцию с соблюдением всех технологических требований по качеству. Определяют в указанной конструкции основную или первую резонансную частоту колебаний ω0. Нагружают конструкцию ступенчато возрастающей равномерно распределенной нагрузкой, измеряют максимальный прогиб w0 на каждом этапе нагружения и по результатам испытаний эталонной балки строят аппроксимирующую функцию По этой зависимости при контроле жесткости серийно выпускаемых балок определенного типа определяют значение параметра К, соответствующего заданной контрольной нагрузке q0. Технический результат − расширение технологических возможностей неразрушающего способа контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для определения упругих характеристик материалов при изгибе, и может быть использовано для определения зависимости модуля упругости конструкционных материалов как от температуры, так и от величины изгибающих напряжений. Устройство содержит помещенный в муфельную печь, оснащенную системой регулирования температуры, опорный столик с призматическими опорами, нагружающий механизм. Нагружающий механизм со стороны приложения нагрузки содержит набор калиброванных разновесов, а со стороны опорного столика нагрузочную скобу, снабженную опорными призматическими выступами, непосредственно контактирующими с испытуемым образцом. Технический результат: повышение точности измерений модуля упругости, расширение функциональных возможностей устройства и снижение трудоемкости процесса испытаний. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической отрасли промышленности и может быть использовано при проведении наземных испытаний оболочек типа тел вращения. Заявленный способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения включает нагружение установленной на платформе оболочки поперечной силой. Нагружение оболочки поперечной силой осуществляют посредством вращения платформы вокруг неподвижной оси параллельной оси симметрии оболочки с установленными на ее внешней поверхности инерционными элементами, при этом масса инерционного элемента выбирается из условия: Δ m i = M i ω 2 ⋅ R ⋅ h i − m i , где Δmi - масса i-го инерционного элемента; Mi - расчетное значение изгибающего момента в i-ой части оболочки; mi - масса i-ой части оболочки, на которой расположен i-ый инерционный элемент; ω - угловая скорость вращения оболочки; R - расстояние от оси симметрии оболочки до неподвижной оси вращения платформы; hi - расстояние от i-ой части оболочки до плоскости вращения платформы. Технический результат − повышение точности воспроизведения изгибающего момента по высоте оболочки, когда расчетное распределение имеет нелинейный характер. 2 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 машиностроению, а именно к испытательной технике, используемой при испытаниях на усталость. Зажимное устройство содержит стягиваемые с помощью винтов опорные детали, между которыми размещен испытуемый образец и переходные детали, расположенные по обе стороны концевой части испытуемого образца и имеющие участок, выступающий за зону их контакта с опорными деталями в сторону рабочей части образца. Переходные детали выполнены в виде набора гибких плоских пластин, имеющих жесткость на изгиб, меньшую жесткости на изгиб испытуемого образца, длина выступающих участков пластин, непосредственно контактирующих с испытуемым образцом, превышает пять его толщин, а каждая из других не контактирующих с испытуемых образцом пластин имеет длину, меньшую длины предыдущей соседней пластины, либо выступающий участок переходных деталей имеет профиль с переменной плавно меняющейся кривизной, при этом значение радиуса кривизны профилированной поверхности деталей в зоне границы контакта с образцом больше радиуса кривизны рабочей части образца при его изгибе и по направлению удаления от зоны контакта с образцом меняется до значения, которое меньше вышеуказанного радиуса испытуемого образца, твердость поверхности переходных деталей в зоне плавного изменения кривизны этой поверхности ниже твердости поверхности испытуемого образца, а длина выступающих участков переходных деталей превышает три толщины образца. Технический результат - обеспечение защиты образца от излома. 2 н.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к определению механических характеристик труб, а именно к моделям, предназначенным для испытаний материалов труб малого диаметра на трещиностойкость, и может быть использовано при производстве и эксплуатации труб. Модель изготавливают в виде кольца, вырезанного из исследуемой трубы, а имитатор усталостной трещины выполняют в виде симметричных и диаметрально противоположных сквозных надрезов на одном из торцов модели вдоль образующей кольца. Технический результат: создание модели, обеспечивающей повышение достоверности определения трещиностойкости труб малого диаметра. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента. Устройство содержит два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов. Шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах. Устройство дополнительно содержит тензостанцию, соединенную с компьютером и тензорезисторами, установленными на удлинителях. Технический результат: возможность реализовать кинематический или мягкий режимы нагружения образца, при этом имеется возможность использования как режима поперечного изгиба образца (работает только один серводвигатель), так и режима чистого сдвига в среднем сечении образца (серводвигатели работают синфазно). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтедобывающего оборудования, а именно, к способу и устройству, применяемым для контроля состояния насосных штанг нефтедобывающих скважин. Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в уменьшении времени определения прочности насосных штанг нефтедобывающих скважин в полевых условиях и одновременно в повышении достоверности определения. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан способ для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин, включающий в себя этапы, на которых: определяют прочностные характеристики по меньшей мере одной насосной штанги на основании данных об оказанном давлении, полученных от блока приложения давления и данных об измеренном отклонении, полученных от блока измерения отклонения, посредством блока вычисления устройства определения прочностных характеристик; принимают решение о соответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о необходимости дополнительных измерений следующего множества насосных штанг нефтедобывающей скважины, в случае если определенные прочностные характеристики не удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности и удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о несоответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги не удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2. ил.

Изобретение относится к технологии напыления теплозащитных керамических покрытий, а более точно касается определения времени теплового воздействия, необходимого для релаксации остаточных напряжений в покрытии, а также энергии, требующейся для релаксации. Сущность: два образца с теплозащитным керамическим покрытием подвергают термической обработке в течение заданного для каждого образца времени, фиксируют время и температуру термической обработки каждого образца. Определяют уровень остаточных напряжений и энергии, необходимой для их релаксации, для каждого образца. По тому образцу, у которого достигается наибольшая полная релаксация остаточных напряжений, судят о качестве покрытия, и этот режим термической обработки выбирают для использования в производстве. Технический результат: получение значений остаточных напряжений в теплозащитном керамическом покрытии предварительно подвергнутых тепловому воздействию, что позволяет корректировать режимы термической обработки, а также прогнозировать долговечность покрытия в результате высокотемпературной эксплуатации. 3 табл., 5 ил.
Наверх