Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве

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 методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях.

Известен способ определения прочностных характеристик клеев при сдвиге (Моделирование упругого поведения кремнийорганических герметиков при больших деформациях / О.В. Татарников, М.Ю. Русин, С.Б. Воробьев, А.Н. Прасолов. // Клеи. Герметики. Технологии. №9, 2008. С.20-23.), заключающийся в определении разрушающей нагрузки, стремящейся сдвинуть одну половину образца относительно другой. Образец представляет собой металлическую пластину, склеенную с керамической призмой.

Недостатком этого способа является то, что для равномерного прогрева клеевого слоя образец выдерживают в термокамере при температуре испытания не менее 15 минут, что ограничивает температуру испытания температурой начала деструкции клея, в то время как при высокоскоростном нагреве клеевое соединение способно сохранять работоспособность при более высоких температурах в течение нескольких минут.

Наиболее близким по технической сущности является способ нагрева металлов при помощи индукционного нагрева (Слухоцкий А.Е. Индукторы. - Л.: Машиностроение, 1989. - 69 с. - (Библиотечка высокочастотника-термиста; Вып.12). - ISBN 5-217-00571-8). Индукционный нагреватель позволяет осуществлять быстрый нагрев непосредственно элементов конструкции образца клеевого соединения без использования внешних нагревательных элементов с возможностью точного автоматического управления нагревом, что является существенным для реализации динамического нагрева клеевого слоя по заданному режиму и уменьшает время нагрева клеевого слоя до нескольких секунд.

Предлагаемый способ учитывает специфику применения клеев-герметиков в изделиях с высокими тепловыми нагрузками и скоростями нагрева. При эксплуатации таких изделий происходит динамический нагрев клеевого соединения при скоростях нагрева от нескольких градусов до десятков градусов в секунду, при общем времени нагрева от нескольких десятков секунд до нескольких минут до температуры начала деструкции клеевого слоя. Вследствие этого, клеевой слой испытывает тепловые нагрузки меньшей длительности, чем в условиях механических испытаний образцов стандартными методами. При этом время выдержки клеевого соединения при высокой температуре оказывает существенное влияние на величину его прочности при сдвиге.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения механических характеристик клеевого соединения за счет приближения условий испытания образца к эксплуатационным тепловым нагрузкам в изделии. Поставленная задача решается тем, что предложен способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге образцов клеевых соединений при высокоскоростном нагреве, включающий нагрев образца по заданному режиму и определение механических характеристик клеевого соединения, отличающийся тем, что нагревают непосредственно металлическую часть образца клеевого соединения при помощи индукционного нагрева с скоростью 5-50°C.

Изобретение поясняется конкретным примером определения механических характеристик клеевого соединения. Использован образец для определения прочностных характеристик клеев при сдвиге по стандарту ГОСТ 14759-69 (фиг.1). Испытания проводят на испытательной машине, позволяющей записывать диаграмму деформирования образца. Образец 1 закрепляется в захватах машины 2 при помощи шпилек 3. Испытательная машина дополнительно оборудуется индукционным нагревателем 4 для нагрева испытываемого образца (фиг.2). Температура образца контролируется в центре склейки с помощью пирометра или термоэлектрического преобразователя, рабочий спай которого должен иметь надежный контакт с поверхностью образца или приварен точечной сваркой.

При скорости 5-50°C/с неравномерность нагрева образца имеет место на начальном этапе нагрева, однако при выдержке на 500°C в течение 10 секунд образец прогревается равномерно (фиг.3).

При этом предел прочности клеевого соединения τ вычисляется по формуле:

τ=P/S,

где P - разрушающая нагрузка;

S - площадь склейки,

а модуль упругости G вычисляется по формуле:

где ΔP - приращение нагрузки на линейном участке деформирования образца (участок АБ, фиг.4);

h - толщина клеевого шва;

Δf - деформация образца, соответствующая приращению нагрузки ΔP.

Данное техническое предложение позволяет приблизить условия испытания образца клеевого соединения к эксплуатационным тепловым нагрузкам в высокотеплонагруженных изделиях, тем самым снизив погрешность определения механических характеристик.

Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве, включающий нагрев образца по заданному режиму и определение искомых характеристик, отличающийся тем, что нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры осуществляют со скоростью 5-50°C/с.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Стенд дополнительно снабжен дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, дополнительными механизмами взаимного перемещения контробразцов, соединенными с соответствующими дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, фиксаторами для последовательного соединения дополнительных захватов дополнительных контробразцов друг с другом и с захватом для образца, и фиксатором для соединения захвата для контробразца с основанием. Технический результат: повышение объема информации путем обеспечения исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Способ включает шаговую резку наклонными ножами клиновых листовых образцов в направлении увеличения их ширины, регистрацию усилия резания и определение ширины образца при каждом резе, на основании которых строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания, по которому устанавливают минимальное значение ширины образца в зоне резания, где усилие резания достигает максимального значения. Используя упомянутую ширину, толщину образца и угол наклона ножей, вычисляют коэффициент надреза. Использование изобретения позволяет повысить достоверность определения коэффициента надреза, что обеспечивает повышение точности расчета усилия резания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам, и позволяет испытывать полимерные композиционные материалы (ПКМ) на сдвиг в плоскости листа, а точнее высокомодульные углепластики, с укладкой слоев под углом ±45°. Испытательный образец для определения модуля упругости и предела прочности высокомодульных углепластиков при сдвиге в плоскости листа, выполнен в форме прямоугольной пластины с защитными накладками, имеющей рабочую часть, состоящую из двух рабочих зон между симметрично расположенными на противоположных сторонах пластины двумя парами вырезов U-образной формы вдоль линии приложения нагрузки. Радиус скругления R каждого выреза составляет диапазон величин от 5 до 10 мм, при этом размеры рабочей зоны выбираются из соотношения: l/b=5÷10, где l - длина рабочей зоны, b - ширина рабочей зоны. В центральной части образца перпендикулярно линии приложения нагрузки выполнены сквозные отверстия. Предлагаемый образец позволяет достичь при испытаниях равномерного напряженно-деформированного состояния в рабочей части образца, обеспечить максимальное снижение уровня концентраторов напряжений, что дает возможность повысить точность и достоверность определения прочностных характеристик высокомодульных углепластиков. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности при сдвиге клеевых соединений оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца. Размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей. Соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле. Технический результат: повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет замены испытаний натурных изделий их моделями, воспроизводящими условия работы клеевого соединения. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в научных и производственных лабораториях для определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образцах бетона, используемого, например, в железобетонных элементах зданий и сооружений. Сущность: в образце-призме бетона создают зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку и определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y – поправочный коэффициент; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l – глубина надреза l=b/4, здесь b – высота образца, м. Технический результат: повышение точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем образования зон концентраций напряжения в виде надрезов. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в научных и производственных лабораториях для определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образцах бетона, используемого, например, в железобетонных элементах зданий и сооружений. Сущность: образец-призму бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях, подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС, после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре, затем после естественного остывания в печи в образце образуют зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку. Определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y(l, b) – поправочный коэффициент; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l - глубина надреза, l=b/4, здесь b - высота образца, м. Технический результат: повышение точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем образования зон концентраций напряжения в виде надрезов. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может применяться при аттестации сотовых структур при изготовлении трехслойных конструкций кораблестроения, авиастроения и космической техники. Образец включает два одинаковых блока сотового заполнителя с приклеенными к их торцевым поверхностям обшивочными элементами, установленными между боковыми и центральной металлическими пластинами. Через пластины передается нагружение при испытаниях. Центральная и боковые пластины со стороны, противоположной приложению нагрузки при испытаниях, содержат выступы за пределы блока сотового заполнителя с образованием ступеньки. Высота ступеньки превышает толщину обшивочного элемента и выполнена с плотным прилеганием к торцу обшивочного элемента. Обеспечивается увеличение надежности испытания и снижение расходов материала при аттестации сотового заполнителя. 2 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°Cс и определяют искомые характеристики. Технический результат: повышение точности определения механических характеристик клеевого соединения. 4 ил.

Наверх