УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ Российский патент 1999 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств металлов и может применяться в машиностроении, авиастроении и других отраслях промышленности для изучения сопротивления материалов пластическому деформированию.

Известна конструкция устройства [1] для испытаний материалов на сжатие. Устройство содержит цилиндрический корпус, соосно установленный в нем пуансон и опорную плиту, между которыми размещается образец из испытуемого материала. К пуансону прикладывается усилие и тем самым производится сжатие образца.

К недостаткам данного устройства относится невозможность сжатия образца с его одновременным однородным сдвигом, что не позволяет исследовать физико-механические свойства материалов при сложном нагружении.

Изобретение направлено на усовершенствование конструкции устройства для испытаний на сжатие образцов, раcширение технических возможностей использования его при изучении физико-механических свойств материалов.

Это достигается тем, что устройство включает в себя две стойки с выполненными в каждом из них двумя параллельными друг другу прямыми пазами под углом α к оси стойки, установленные между ними по скользящей посадке верхний и нижний упоры прямоугольного сечения по меньшей мере с одним отверстием, перпендикулярным оси упора, для размещения в последнем по меньшей мере одного пальца, свободные концы которого входят в соответствующие пазы стоек для образования с ними кинематических пар поступательного движения, причем на торцах упоров, контактирующих с образцом, выполнены параллельно их отверстиям насечки для нагружения образца сдвигающей силой T, а другие - гладкими, чтобы образовывать кинематические пары поступательного движения с пуансоном и опорной плитой.

На фиг. 1 представлен основной вид конструкции устройства, на фиг. 2 - вид по разрезу А-А, на фиг. 3 - повернутый против часовой стрелки на угол 90^o вид по разрезу В-В. На фиг. 4 показаны действующие на образец при его испытании силы (P - сжимающая сила, T - сдвигающая сила).

Устройство содержит следующие основные элементы. Цилиндрический корпус 1, установленные соосно в его цилиндрическое отверстие по скользящей посадке пуансон 2 и по прессовой посадке - опорная плита 3. Две стойки 4, в каждой из которых выполнены параллельно друг другу два прямых паза под углом α к оси стойки (соответственно и к оси корпуса 1). Между стойками 4 установлены по скользящей посадке верхний 5 и нижний 6 упоры прямоугольного поперечного сечения. В каждом из них перпендикулярно оси упора выполнены по меньшей мере одно отверстие для размещения в нем по меньшей мере одного пальца 7, свободные концы которого входят в соответствующие пазы стоек 4 для образования с ними кинематических пар поступательного движения. Упоры 5 и 6 одним торцом контактируют соответственно с пуансоном 2 и плитой 3, а другим - с образцом 8. На торцах упоров 5 и 6, контактирующих с торцами образца, выполнены параллельно их отверстию насечки для предотвращения относительного движения, и тем самым обеспечения возможности нагружать образец в сдвигающей силой T (см. фиг. 4). Другие же торцы указанных упоров выполнены гладкими, с достаточно высокой степенью чистоты поверхности, чтобы образовывать кинематическую пару поступательного движения с пуансоном 2 и опорной плитой 3. При этом с целью уменьшения сил трения между соприкасающимися торцами пуансона 2, плиты 3 и упоров 5 и 6 рекомендуется размещать антифрикционной силой, например, фторопластовую пленку толщиной ~ 50 мкм.

Устройство после сборки совместно с образцом устанавливают на рабочую плиту пресса 9 и производят соответствующие испытания материалов.

Работает оно следующим образом.

При приложении силы P к пуансону 2 последний перемещается вниз. При этом усилие P будет передаваться через упор 5 образцу 8, а через него - нижнему упору 6 с плитой 3. Благодаря наличию кинематической взаимосвязи упоров 5, 6 со стойкой 4 через пальцы 5, а также с пуансоном 2 и плитой 3, верхний упор 5 будет перемещаться вниз и вправо (в соответствии с положением пазов в стойках 4 на фиг. 3), А нижний упор 6 - только влево, т.к. стойки 4 под действием пальца 7 упора 5 будут стремиться переместиться только вниз, что, в свою очередь, в связи с взаимодействием стоек на палец упора 6 последний в силу неподвижности опорной плиты 3 будет стремиться переместиться в направлении, перпендикулярном оси образца. Таким образом, благодаря насечкам на торцах упоров 5 и 6 и стремлению сдвинуться в противоположных горизонтальных направлениям к торцам образца будут приложены силы T, которые совместно с силой P будут подвергать образец соответственно деформации сдвига и сжатия (см. фиг. 4).

При угле α = 0 сила P будет передаваться только через упор 5 образцу, и он будет осаживаться без сдвиговой деформации.

Величину сдвигающей силы приближенно определяют по формуле

Заявляемое устройство является более универсальным по сравнению с прототипом. Оно является достаточно простым и надежным в эксплуатации. Применение устройства в качестве испытательной техники позволит расширить возможности исследования физико-механических свойств материалов при их пластическом деформировании.

Источники информации
1. Хван Д. В. , Железняков Ю.А. Устройство для испытаний материалов на сжатие. Заводская лаборатория. 1984. N 7, с. 78-79.

Устройство для испытания материалов на сжатие содержит корпус, соосно установленные в нем пуансон и опорную плиту и две стойки. В каждой из стоек выполнены параллельно друг другу два прямых паза под углом к оси стойки, между которыми по скользящей посадке установлены верхний и нижний упоры прямоугольного поперечного сечения по меньшей мере с одним перпендикулярным к оси упора отверстием. В отверстии упора размещен по меньшей мере один палец, свободные концы которого установлены в соответствующих пазах стоек. На торцах упоров, контактирующих с образцом, выполнены параллельно оси их отверстия насечки, а торцы, контактирующие с пуансоном и опорной плитой, выполнены гладкими. Обеспечивается расширение возможностей исследования физико-механических свойств материалов при их пластическом деформировании. 4 ил.

Устройство для испытаний материалов на сжатие, содержащее корпус, соосно установленные в нем пуансон и опорную плиту, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя стойками, в каждой из которых выполнены параллельно друг другу два прямых паза под углом к оси стойки, между которыми по скользящей посадке установлены верхний и нижний упоры прямоугольного поперечного сечения по меньшей мере с одним перпендикулярным к оси упора отверстием, в котором размещен по меньшей мере один палец, свободные концы которого установлены в соответствующих пазах стоек, образуя с ними кинематические пары поступательного движения, причем на торцах упоров, контактирующих с образцом, выполнены параллельно оси их отверстия насечки, а торцы, контактирующие с пуансоном и опорной плитой, выполнены гладкими.