Способ изготовления образцов и испытания их на двухосное растяжение


 


Владельцы патента RU 2552121:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Имбиоком" (RU)

Изобретение относится к способу изготовления плоских образцов из высокоэластичных полимеров и других материалов, способных испытывать большие деформации в результате нагрузки, для проведения экспериментов на двухосное растяжение. Сущность: осуществляют выкраивание крестообразного образца из плоской пластины с заданной рабочей зоной и рукавами, равномерно разрезанными на тяги, передающими нагрузку, прикрепляемыми одним концом к рабочей зоне, а другим - к захватам испытательной машины. Тяги закрепляют в захватах веерообразно, при этом внутри рукава тяги в захватах располагают равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Технический результат: уменьшение искажения полей деформации и напряжений в исследуемой области за счет веерного расположения тяг в захватах испытательной машины, а также создание однородного поля напряжений и деформаций в рабочей области. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу изготовления плоских образцов из высокоэластичных полимеров и других материалов, способных испытывать большие деформации в результате нагрузки, для проведения экспериментов на двухосное растяжение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является способ испытания на двухстороннее растяжение, в котором используется образец типа «крест» с рукавами прямоугольной формы, на которые равномерно нанесены надрезы, делящие рукав на прямоугольные полосы, (тяги), которые передают нагрузку к исследуемой области [A. Krawietz, F. Mathiak, Н. Nowack, K.-Н. Trautmann, US Patent No. 5144844 А МПК G01N 3/00, (8 September 1992)].

Недостатком при испытании данной формы образца является то, что при больших деформациях происходит неравномерное нагружение рабочей зоны образца, где происходит исследование механических свойств материала, из-за неравномерного растяжения тяг, каждая из которых в процессе деформирования образца располагается под разным углом к оси растяжения, причем, этот угол будет увеличиваться в процессе деформирования образца. Кроме того, в месте захвата в рукавах тяги остаются не разрезанными до конца, при зажатии захваты сжимают образец (резину). Поскольку продольная длина захвата очень большая, резина сжимается, ей не куда деваться (объем ее не изменяется - коэффициент Пуассона = 0,5), поэтому резина вылезает из захвата в центре, т.е. в самом центре длина тяги становится длиннее, чем по краям, это еще больше придает неравномерность деформации рабочей зоны.

И, как следствие, возникает искажение полей деформации и напряжений в исследуемой области.

Задачей создания изобретения является минимизация искажения полей деформации и напряжения рабочей зоны образца, а также создания однородного поля напряжений и деформаций в рабочей области

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ изготовления образцов и испытания их на двухосное растяжение, заключающийся в выкраивании крестообразного образца из плоской пластины с заданной рабочей зоной и рукавами, равномерно разрезанными на тяги, передающими нагрузку, прикрепляемыми одним концом к рабочей зоне, а другим - к захватам испытательной машины, и отличительных существенных признаков, таких как тяги закрепляют в захватах веерообразно, при этом внутри рукава тяги в захватах располагают равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Согласно п.2 формулы изобретения тяги выполняют разного сечения по их длине, изменяя жесткость тяги с краю по сравнению с центральной тягой.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - уменьшение искажения полей деформации и напряжений в исследуемой области за счет веерного расположения тяг в захватах испытательной машины, а также создания однородного поля напряжений и деформаций в рабочей области

При этом каждый рукав имеет по две внешние тяги, остальные нарезанные тяги являются внутренними для рукава. Угол отклонения внешней тяги по одной оси растяжения зависит от максимальной деформации рабочей зоны образца вдоль противоположной оси и от длины тяг и подбирается таким образом, чтобы при максимальной деформации вдоль оси тяги развернулись и стали под углом 0° к оси растяжения.

На Фиг.1 представлен вид крестообразного образца с веерным расположением тяг.

На Фиг.2. - двуосное растяжение плоского образца до деформации 90% в рабочей области, с закреплением тяг по прототипу.

На Фиг.3. - двуосное растяжение плоского образца до деформации 90% в рабочей области, с веерным расположением тяг.

Изобретение иллюстрируется нижеприведенным примером и чертежами Фиг.1-3.

В испытательном образце, вырезанном из плоской пластины исследуемого материала, имеется рабочая зона 1 для изучения механических свойств материала и четыре рукава для крепления образца в захваты 3 и передачи растягивающих нагрузок Fx, Fy через тяги 2 к рабочей зоне, представляющей собой квадратную область в центральной части образца. Одним концом тяги соединены с рабочей зоной, противоположный конец тяг вставляется веерообразно в зажимы испытательной машины. Важно разрезать рукава до конца с внешней стороны, а потом разносить их веером и зажимать в захваты. Внешние тяги каждого из четырех рукавов крепятся под расчетным углом α относительно двух взаимно перпендикулярных осей растяжения, а тяги внутри рукава равномерно располагаются в захвате на одинаковом расстоянии друг от друга.

При достижении максимальной деформации по одной оси растяжения тяги разворачиваются вдоль второй оси растяжения. Тем самым уменьшается искажение полей деформации и напряжений в рабочей зоне за счет приложения растягивающей нагрузки под углом α к направлению растяжения.

1. Способ изготовления образцов и испытания их на двухосное растяжение, заключающийся в выкраивании крестообразного образца из плоской пластины с заданной рабочей зоной и рукавами, равномерно разрезанными на тяги, передающими нагрузку, прикрепляемыми одним концом к рабочей зоне, а другим - к захватам испытательной машины, отличающийся тем, что тяги закрепляют в захватах веерообразно, при этом внутри рукава тяги в захватах располагают равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тяги выполняют разного сечения по их длине, изменяя жесткость тяги с краю по сравнению с центральной тягой.



 

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 методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний, причем на каждый объект действует нагрузка одной и той же величины.

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний.

Изобретение относится к строительству, в частности к способам испытания строительных материалов на прочность, и может быть использовано при определении прочностных характеристик строительных материалов с получением нисходящей ветви диаграммы растяжения.
Изобретение относится к области определения прочностных свойств металлов и их сплавов путем приложения растягивающих нагрузок к стандартным плоским или круглым образцам исследуемых металлов, геометрические размеры которых регламентируются ГОСТ 10006-80.

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение хрупких образцов из композиционных материалов и предназначено для авиастроения, судостроения, машиностроения, атомной энергетики.

Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для определения сопротивления протяженному вязкому разрушению высокопрочных трубных сталей класса прочности К65 и выше с ударной вязкостью более 2,5 МДж/м2.

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 испытательной технике для определения механических свойств материалов и изделий. Преимущественная область применения - исследование эксплутационных характеристик антисейсмических гидроамортизаторов атомных реакторов и другого оборудования АЭС.

Изобретение относится к методам определения эксплуатационных характеристик строительных материалов, конкретно к способам определения прочности древесины различных пород на скалывание.

Решение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения характеристик металла, проявляемых в технологических операциях холодной обработки давлением. Предложено испытание проводить на специально изготовленном образце в виде круглого диска, который многократно прокатывается в валках лабораторного стана, после каждой прокатки измеряют длину осей полученного эллипса, находят по формулам логарифмические относительные деформации вдоль и поперек направления прокатки, и интенсивность деформации, а также измеряют твердость, в результате аппроксимации графической зависимости между интенсивностью деформации εi и твердостью HV находят выражение H V = N ε i n , в котором численное значение показателя степени при аргументе отражает восприимчивость испытуемого металла к наклепу. Технический результат - определение восприимчивости металла к наклепу в технологических операциях давлением, характеризующихся неограниченно большими деформациями. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области «Физики контактного взаимодействия» материальной среды в предельном состоянии. Сущность изобретения состоит в том, что предельное состояние исследуемой среды определяют по зависимости τ с р к = p с р к t g φ ° + с ,    где τ с р к и p с р к - значения тангенциального главного напряжения ( τ с р к = σ I = σ I I ) и давления, соответствующего главному напряжению растяжения-сжатия ( σ I I I = p с р к ) среды, в условиях компрессионного сжатия образца среды, а значения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды определяют как: 1) в условиях одноосного деформирования , - при выходе линий сдвига на боковую поверхность образца и - под подошвой штампа; 2) при деформировании поверхности полупространства , - при выходе линий сдвига на поверхность полупространства и - под подошвой штампа; 3) при деформации штампом дна вертикальной выработки , - при выходе линий сдвига из стенок выработки и - под подошвой штампа, где рб=(γстрh-cстр)ctgφстр (кг/см2) - бытовое гравитационное давление; 4) при деформации среды в замкнутом массиве , - при выходе линий сдвига в полость над штампом и - под подошвой штампа. Технический результат - обеспечение возможности определения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды в условиях одноосного деформирования, при деформировании поверхности полупространства, при деформации штампом дна вертикальной выработки, .при деформации штампом дна вертикальной выработки и при деформации штампом дна вертикальной выработки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение предназначено для оценки деформативности соединений в изделиях из импрегнированной ткани, подвергаемых двухосному напряжению неразрушающими нагрузками с целью определения деформативных характеристик пневматической конструкции в целом. Образец для испытания соединений импрегнированной ткани включает соединение двух Т-образных деталей, расположенное по оси образца в одном из двух взаимоперпендикулярных направлений. Способ испытания образца соединений импрегнированной ткани, осуществляемый с возможностью учета соединения при оценке напряженно-деформированного состояния опытного образца, вызванного двухосным растяжением, за счет корректировки прикладываемых к образцу усилий из условия обеспечения идентичности его напряженного состояния состоянию образца без соединения. Изобретение обеспечивает сохранение в последующем заданной формы изделия, подвергаемого испытанию. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие, а также на сложное сопротивление и может быть применено в учебной лаборатории. Устройство содержит основание, закрепленный на нем пассивный захват с испытуемым образцом, вал с активным захватом образца, закрепленный на валу с помощью шпонки шкив с грузом и тягой и рычаг с прикрепленными двумя тягами. На валу установлены радиальный шариковый однорядный подшипник, обхватываемый кольцом, грузы, прикрепленные к кольцу, второй груз, прикрепленный к шкиву, прикрепленный к валу круг с вырезом вдоль диаметра как единое целое с валом и прикрепленный к кругу груз. Рычаг имеет две продольные прорези и обе тяги, прикрепленные к его одному концу с разных сторон, стержень с двумя гайками, соединяющий круг с рычагом, болт, соединяющий стержень с гайкой, и винты, соединяющие эту гайку с рычагом. Пять грузов прикреплены через тяги и блоки. Технический результат: более широкий диапазон исследования прочности образцов материалов, а именно испытание образцов материалов не только на кручение, растяжение, сжатие, на совместное кручение с сжатием, на совместное кручение с растяжением, но и на консольный изгиб и сложное сопротивление. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению изменения длительной прочности бетона во времени эксплуатируемых под нагрузкой в условиях внешней агрессивной среды бетонных и железобетонных конструкций. Сущность: отслеживается разница между деформациями, получаемыми в результате испытания образца на одновременное силовое нагружение и воздействие агрессивной среды, и заранее протарированными данными, полученными испытаниями на длительную прочность образцов в условиях только силового нагружения, осуществляется контроль нагрузки на образец и своевременное ее снижение таким образом, что напряжения в сечении образца остаются постоянными до начала разрушения образца. Устройство содержит резервуар, заполненный агрессивным раствором, раму силовой установки, подвижную и неподвижную траверсы с цилиндрическими шарнирами для реализации сосредоточенного нагружения на железобетонный образец. В качестве нагрузочного устройства использована рычажная система с применением в качестве груза воды, заполняющей резервуар, оборудованный отводной трубкой с вентилем, работа которого регулируется изменением показателей тензометрических приборов на образце. Технический результат: возможность экспериментально определять градиент изменения длительной прочности во времени от начала приложения нагрузки и коррозионного воздействия среды до разрушения опытного образца нагруженного и корродирующего бетона при заданном неизменном значении напряжений в сечении образца с использованием более усовершенствованной по сравнению с прототипом модели испытательного стенда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам измерения относительной продольной деформации на поверхности материальных тел. Экстензометр содержит два референтных тела в виде заостренных инденторов, при этом один индентор жестко связан с корпусом прибора, другой установлен с возможностью перемещения, а также систему передачи этих перемещений. В корпусе прибора дополнительно установлены лазер с оптической системой коллимации излучения, фокусирующая линза, фокус которой совпадает с контролируемой поверхностью, светоделительное зеркало, линза, координатно-чувствительный фотоэлектрический преобразователь и арретир для маятника. Подвижный индентор выполнен с оптическим референтным элементом, центр кривизны которого совмещен с острием индентора и с контролируемой поверхностью, и жестко установлен на шарнирно подвешенном в верхней части корпуса маятнике. Между подвижным и неподвижным инденторами подвешен электромагнит. Сущность: расстояние «А» между острыми кромками двух инденторов измеряют до установки на поверхность. Маятник арретируют, подключают источник света, мнимый фокус луча которого совмещают с острием подвижного индентора, при этом изображение фокальной точки лазерного луча, отраженного от сферического зеркала, с оптическим увеличением «К» фокусируют в положении, соответствующем среднему положению светового пятна на координатно-чувствительном фотоэлектрическом преобразователе, и регистрируют условно нулевую координату «Б» энергетического центра светового пятна. В заарретированном состоянии устанавливают экстензометр на деформируемую поверхность и разарретируют маятник, далее поджимают маятник с подвижным индентором и сферическим зеркалом к деформируемой поверхности посредством электромагнита. Регистрируют координату энергетического центра светового пятна «В», нагружают деформируемую балку и регистрируют координату энергетического центра светового пятна «Г». Относительную продольную деформацию вычисляют по формуле. Технический результат: повышение степени точности определения координат выбранных базовых точек, точности измерения расстояния между острыми кромками инденторов и их взаимных перемещений из-за деформации поверхности, в том числе с учетом структурной неоднородности деформируемого материала. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области механических испытаний металлов и сплавов, а именно к испытаниям на изгиб с растяжением, и может быть использовано при испытании различных конструкций, работающих в сложных условиях нагружения, при расчетах на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением. Сущность: размещают концы образца из испытуемого металла на опорах, воздействуют деформирующим усилием по середине образца с помощью оправки и обрабатывают результаты. Концы образца закрепляют в опорах при помощи захватов с обеспечением поворота каждого захвата. Деформирование проводят до разрыва образца с обеспечением минимального трения между образцом и оправкой и по диаграмме растяжения определяют механические характеристики. Технический результат: возможность получить достоверные значения механических характеристик и обеспечить повышение точности расчетов на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением, в том числе труб, эксплуатирующихся в условиях наклонных скважин, а также проволоки, профиля и труб при изготовлении с намоткой на барабан. 1 табл., 4 ил.

Способ относится к горной промышленности, в частности к шахтным подъемным установкам, и предназначен для контроля технического состояния подъемного каната. Способ позволяет определить жесткость подъемного каната на растяжение путем измерения длины подъемного каната от точки схода подъемного каната с барабана подъемной машины до подвесного устройства подъемного сосуда при остановке порожнего подъемного сосуда под загрузку, веса груза, удлинения подъемного каната после загрузки подъемного сосуда и последующего расчета, по величине которой судят о техническом состоянии подъемного каната. Для обеспечения постоянства контроля технического состояния подъемного каната измерения и расчета производят при каждом цикле подъема груженого подъемного сосуда. Технический результат - обеспечение возможности постоянного контроля технического состояния подъемного каната. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано в машиностроительной отрасли при сборке узлов и деталей корпусных изделий и оперативном контроле остаточной прочности крепежных элементов. Устройство состоит из стержня, вставленного в сквозное отверстие, выполненное параллельно оси шпильки или болта, либо в паз, прорезанный вдоль шпильки снаружи на глубину, обеспечивающую заглубление стержня в тело шпильки (болта) дальше внутреннего диаметра резьбы, причем один конец стержня закреплен относительно одного края отверстия или паза (возможен резьбовой конец, закрепленный законтренными гайками), а второй выступающий конец стержня изогнут под углом 90° и в исходном состоянии прилегает к торцу шпильки (болта). Оценка прочности шпильки (болта) выполняется по величине смещения незакрепленного конца стержня, являющегося индикатором растяжения, относительно торца шпильки (болта) на угол α, предельное значение которого устанавливают на основе растяжения шпильки (болта) до разрушения на разрывной машине, прикладывая через гайки шпильки (или головку болта и гайку) нагрузку при расстоянии между гайками на шпильке или расстоянии между головкой болта и гайкой, равном суммарной толщине соединяемых фланцев и величине зазора между ними в изделии. Технический результат: оперативный контроль остаточной прочности шпилек (болтов) во фланцевых соединениях трубопроводов и задвижек, позволяющий уменьшить вероятность возникновения техногенных катастроф и снизить расходы на их предотвращение и ликвидацию. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости. Сущность: поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую αy части полного сближения в контакте, по их сумме определяют величину полного сближения α в контакте, с последующим определением коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны. Предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей, затем определяют суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей, с учетом которой определяют суммарное упругое сближение αy,Σ в центре контакта деталей, с последующим определением суммарного полного сближения αΣ и коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны. Технический результат: создание нового универсального способа определения коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей, который справедлив при произвольном сочетании твердостей материалов контактирующих деталей. 3 табл.
Наверх