Установка для испытания образцов материалов в условиях сложного напряженного состояния

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетеник

Социалистические

Республик >938082 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22. 12. 80 (21) 3221257/25-28 (51)M. Кл.

G 01 Н 3/08 с присоелнненнем заявки М

1Ьвударетееккы11 квнвтет

CCCP ав делан взевретеввй

N етернтвв (23)приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 25. 06. 82 (53) УДК 620, ° 173(088.8) --.

С.С. Григорян, В.А. Иоселевич, E Н. Куюфковаи, В.А. Лакедемонский, И.В.. Иатвеенко, В.1It.j,ьиняков, и И.И. Слезингер

f ь

Науино-исследовательский институт нехвники йоСковского государственного университета им. M. В. 3Го внесора (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ИАТЕРИАЛОВ

В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ вующей пары f2).

Изобретение относится к испыта- тельной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов в условиях сложного напряженного состояния.

Известна установка для испыта5 ния образцов на трехосное сжатие, в которой задаются два главных сжимающих напряжения, воздействие которых на испытуемый образец вызывает появление третьего главного сжимаю-. щего напряжения. Установка содержит рабочую камеру в форме параллелепипеда, стенки которой образованы одной подвижной и одной неподвижной горизонтальными плитами, и четырьмя пластинами, один иэ торцов каждой из которых упирается в боковую поверхность перпендикулярно pacnono" женной пластины, а другой выступа- 2о ет за пределы камеры fi ).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка

2 для испытания образцов материалов в условиях сложного напряженного состояния, содержащая рабочую камеру в форме прямоугольного параллелепипеда, стенки которой образованы плитами, попарно размещенными по крайней мере в двух взаимно перпендикулярных направлениях и установленными с заходом одна относительно другой, и нагружающие приспособления по числу пар плит, взаимодействующие с одной иэ,плит соответстОбщим недостатком известных устаНо8оК является низкая точность испытаний, обусловленная некомпенсироь ванными силами трения, развивающими" ся при контакте между поверхностями образца и плит.

Цель изобретения - повышение точности путем компенсации сил трения между поверхностями образа и плит.

38082

30

40

Указанная цель достигается тем, что установка для испытания образцов материалов в условиях сложного напряженного состояния, содержащая рабочую камеру в форме прямоугольного параллелепипеда, стенки которой образованы плитами, попарно размещенными по крайней мере в двух взаимно перпендикулярных направлениях и установленными с заходом одна относительной другой, и нагружающие приспособления rio числу пар плит, взаимодействующие с одной из плит соответствующей парь(, снабжена дополнительными нагружающими приспособлениями, вэаимодей" ствующими с другой плитой соответствующей пары, и устройством для синхронизации работы каждой пары нагружающих приспособлений.

Кроме того, в силовом элементе каждого нагружающего приспособления и в каждой плите выполнены соосные глухие цилиндрические отвер" стия, а соединение каждого силового элемента с соответствующей плитой выполнено в виде двух связанных с помощьм шарового шарнира стержней с шарами, закрепленными на их свободных концах, которые размещены в соответствующих отверстиях силового элемента и плиты„ и шариковой обоймы, расположенной между обращенными одна к другой поверхностями соответствующего силового элемента и плиты, а шаровой шарнир, соединяющий стержни, размещен в обойме.

При испытаниях в условиях двухосного сжатия устройство для синхронизации может быть выполнено в виде кольцевого диска с приводом его вращения, внутренняя поверхность которого образована четырьмя выступами переменного радиуса, каждый из которых взаимодействует с силовым элементом соответствующего нагружающегв приспособления.

С целью обеспечения независимого деформирования по двум осям при испытаниях в условиях двухосного сжатия, устройство для синхронизации может быть выполнено в виде двух . соосных кольцевых дисков с приводами их вращения, внутренняя поверх- . ность каждого из которых образована двумя выступами переменного радиуса, каждый иэ которых взаимодействует с силовым элементом нагружающего при4 способления одной из пар взаимно противоположных плит.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - соединение силового элемента нагружающегс приспособления с плитой; на фиг 3 - устройство для синхронизации при испытаниях в условиях двухосного сжатия; на фиг 4 — устройство для синхронизации при испытаниях в условиях двухосного сжатия с независимым деформированием по двум осям.

Установка содержит рабочую камеру в форме прямоугольного параллелепипеда. Стенки камеры образованы плитами 1, попарно связанными между собой направляющими колонками 2 по крайней мере в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Плиты 1 установлены с заходом одна относительно другой, .а направляющие колонки

2 обеспечивают воэможность их взаимного перемещения без зазоров. Установка снабжена нагружающими приспособлениями, содержащими силовые. элементы 3 по числу плит 1. Один из торцов каждого силового элемента 3 опирается на шариковую обойму 4, расположенную между обращенными друг к другу поверхностями каждой плиты 1 и торца соответствующего силового элемента 3. Шариковая обойма 4 состоит из сепаратора 5 и шариков 6. Каждый силовой элемент

3 соединен с соответствующей плитой

1 при помощи равноплечего рычага, который состоит иэ двух соединенных с помощью шарового шарнира 7 стержней 8. На свободных концах стержней 8 закреплены шары 9. Стержни

8 с шарами 9 размещены в соосных глухих цилиндрических отверстиях

10, выполненных в торце каждого силового элемента 3 и соответствующей плите 1. Шариковая обойма 4 удерживается между силовым:элементом 3 и соответствующей плитой l шаровым шарниром 7, размещенным в обойме 4.

Каждый силовой элемент 3 помещен в соответствующий цилиндр 11. Свободный торец элемента 3 взаимодействует с датчиком 12 усилий, установленным в цилиндре 11. На наружной поверхности каждого цилиндра 11 имеется резьба, на которую наворачивается гайка-шестерня 13. Последняя имеет возможность вращаться в неподвижном корпусе 14. При этом по5 9 ступательное перемещение гайки-шестерни 12 предотвращается кольцевым выступом 15, а вращение цилиндра 11шпанкой 16. Синхронизация работы взаимно противоположных нагружающих приспособлений осуществляется одинаковыми шестернями 17, размещенными на общем валу 18. Каждая шестерня 17 связана с соответствующей гайкой-шестерней 13. Вращение вала осуществляется приводом 19.

При этом цилиндры 11 взаимно противоположных нагружающих приспособлений имеют соответственно правую и левую резьбу с одинаковым шагом.

При испытаниях в условиях двухосного сжатия устройство для синхронизации выполнено в виде кольцевого диска 20, который имеет возможность вращаться относительно центра камеры 1 в направляющих роликах (не показаны). При этом внутренняя поверхность диска 2Q образована четырьмя выступами 21 переменного радиуса, а его наружная поверхность выполнена в виде зубчатой шестерни, связанной с шестерней 22, которая вращается от привода (не показан)

Каждый из выступов 2l переменного радиуса взаимодействует с силовым элементом 3 соответствующего нагружающего приспособления через ролик

23, размещенный на одном из торцов элемента 3. При этом датчик 12 усилия размещен на боковой поверхности корпуса 14.

Для обеспечения независимого деформирования по двум осям при испытаниях в условиях двухосного сжатия устройство для синхронизации выполнено в виде двух соосных кольцевых дисков 24 и 25 с приводами их вращения (не показаны). Внутренняя поверхность каждого из дисков 24 и 25 образована соответственно двумя выступами 26 переменного радиуса.

При этом каждый из кольцевых дисков 24 и 25 взаимодействует с силовыми элементами 3 нагружающих приспособлений соответствующих пар взаимно противоположных плит 1.

Установка работает следующим образом.

Образец 27 помещают в рабочую камеру и нагружают по заданной программе. При испытаниях в условиях

?рехосного сжатия три привода 19 вращают соответствующие валы 18 с размещенными на них шестернями l6, 5

1а

55 вращении которых цилиндры 11 взаимно противоположных нагружающих приспособлений вместе с силовыми weментами 3 перемещаются навстречу друг другу, передавая через три пары шариковых обойм 4 нагрузку на соответствующие плиты 1, сжимающие образец 27. Возникающие в образце напряжения определяются по датчикам

12 усилий. Деформации образца в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений определяются с помощью датчиков перемещения (не показаны) плит 1. При относительных перемещениях взаимно противоположных плит 1 в параллельных плоскостях стержни 8 поворачиваются вокруг шаровых шарниров 7 и перемещают шариковые обоймы 4, причем перемещение каждой из последних равно половине величины относительных перемещений соответствующей плиты 1 и силового элемента 3. При этом перемещение плит происходит симметрично относительно геометрического центра образца 27, и силы трения, возникающие при контакте плит 1 с гранями образца 27 по разные стороны от вертикальной оси симметрии соответствующей грани образца 27 и плиты 1 напрг-- .:ны в.противоположные стороны и вз--"имно компенсируются.

При испытаниях в условиях двухосного сжатия для деформирования образца 27 включают привод, который через шестерню 22 приводит во вращение кольцевой диск 20. Ролики 23 соответствующих силовых элементов 3 взаимодействуют с выступами 21 переменного радиуса, расположенными на внутренней поверхности диска 20, обкатываясь по ней. При этом силовые элементы 3 вместе с роликами 23 перемещаются к центру камеры, вызывая при этом заданное перемещение соответствующих плит и деформацию образца 27, которая ограничивается максимальной высотой выступов 21.

Нагрузки, передаваемые элементами

3, измеряются датчиками 12 нагрузки, а деформация образца 27 при заданных радиусах выступов — по углу поворота диска 20. При независимом деформировании в двух взаимно перпендикулярных направлениях включают диск

24 и 25. При этом внутренняя поверхность выступов 21 каждого диска вза38082 6

Последние заставля,от вращаться соответствующие гайки-шестерни 13, при

938082 имодействует с соответствующими этим выступам роликами 23 двух взаимно противоположных силовых элементов 3.

Установка позволяет проводить испытания также в условиях импульсного де.формирования образца 27. При этом привод состоит из массивного маховика (не показан) а также муфты сцеп ления со спусковым средством импульсного действия (не показаны), кото- >в рая соединяет маховик с приводным валом устройства для синхронизации.

Маховик раскручивают до заданной скорости вращения и спусковым средством включают муфту сцепления. При этом 15 начинает вращаться кольцевой диск, а стенки камеры перемещаются к центру, вызывая импульсное деформирование образца.

Установка позволяет проводить ро испытания в условиях трехосного и двухосного сжатия, двухосного сжатия при независимом деформировании по двум осям и повышает точность испытаний за счет компенсации сил тре- 25 ния между поверхностями образца и плит.

Формула изобретения

Установка для испытания образцов материалов в условиях сложного напряженного состояния, содержащая рабочую камеру в форме прямоугольного параллелепипеда, стенки которой образованы плитами, попарно размещенными по крайней мере в двух взаимно перпендикулярных направлениях и установленными с заходом одна относительно другой, и нагружающие приспособления по числу пар плит взаимодействующие с одной из плит соответствующей пары, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности путем компенсации сил трения между поверхностями образца и плит, она снабжена дополнительными нагружающими приспособлениями, взаимодействующими с другой плитой соответствующей пары, и устройством для синхронизации работы каждой пары нагружающих приспособле/ нии.

2. Установка no n. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в силовом элементе каждого нагружающего приспособления и в каждой плите выполнены соосные глухие цилиндрические отверс" тия, а соединение каждого силового элемента с соответствующей плитой выполнено в виде двух связанных с помощью шарового шарнира стержней с шарами, закрепленными на их свободных концах, которые размещены в соответствующих отверстиях силового элемента и плиты, и шариковой обоймы, расположенной между обращенными одна к другой поверхностями соответствующего силового элемента и плиты, а шаровой шарнир, соединяющий стержни, размещен в обойме.

3. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что при испытаниях в условиях двухосного сжатия устройство для синхронизации выполнено в виде кольцевого диска с приводом его вращения, внутренняя поверхность которого образована четырьмя выступами переменного радиуса, каждый из которых взаимодействует с силовым элементом соответствующего нагружающего приспособления.

4. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения независимого деформирования по двум осям при испытаниях в условиях двухосного сжатия, устройство для синхронизации выполнено в виде двух соосных кольцевых дисков с приводами их вращения, внутренняя поверхность каждого из которых образована двумя выступами переменного радиуса, каждый из которых взаим Щействует с силовым элементом нагружающего приспособления одной из пар взаимно противоположных плит.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 2526480/25 28, кл. G 01 N 3/08, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 394692, кл. G 01 N 3/08, 1970 (прототип).