СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА СДВИГ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК G01N3/24 

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.

Известен «Способ определения сдвиговых характеристик сотового заполнителя», заключающийся в том, что два образца размещают в нагружающем приспособлении симметрично его оси и прикладывают к их несущим слоям сдвигающее усилие, по которому судят о прочности заполнителя при сдвиге. В качестве образцов используют прямоугольные панели и располагают их так, что они касаются друг друга ребрами двух соответствующих торцов, а диагональные плоскости заполнителя параллельны направлению усилия сжатия образца (Авторское свидетельство SU №1613922 А1, МКИ G01N 3/24. Способ определения сдвиговых характеристик сотового заполнителя. - Опубл. 15.12.90. Бюл. №46).

Недостаток данного способа заключается в низком качестве испытаний вследствие того, что образцы располагаются под углом к сдвигающей нагрузке, в результате чего в них возникают нормальные напряжения, искажающие результаты.

Известен «Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге», заключающийся в том, что используется призматический образец с надрезом и усталостной трещиной, с двумя параллельными одинаковыми центральными прорезями, расположенными симметрично относительно оси симметрии образца и разделяющими образец на две боковые и центральную рабочую части, а нагружается образец в центре рабочей части перпендикулярно к его поверхности (Авторское свидетельство SU №1002890, МКИ G01N 3/24. Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений при продольном сдвиге. - Опубл. 07.03.83. Бюл. №9).

Недостатком данного способа является низкая технологичность проведения испытаний вследствие того, что используется образец сложной формы, требующий многоступенчатой обработки перед испытаниями, также нагружение производится в направлении, перпендикулярном поверхности образца, что приводит к возникновению нормальных напряжений и, как следствие, низкой точности испытаний.

Известно «Устройство для испытания на сдвиг образцов трехслойных материалов», содержащее нагружатели, связанные с ними держатели, предназначенные для взаимодействия с двумя противоположными поверхностями образца и установленные с возможностью перемещения относительно друг друга, имеющие П-образную форму и установленные так, что одна из стоек каждого держателя расположена между стойками другого держателя, а ее конец обращен в сторону полки последнего (Авторское свидетельство SU №1778616 А1, МКИ G01N 3/24. Устройство для испытания на сдвиг образцов трехслойных материалов. - Опубл. 30.11.92. Бюл. №44).

Недостатком данного устройства является низкая точность проведения испытаний, так как образец соединяется с держателями только за счет силы трения, вследствие чего возможно проскальзывание образца при нагружении, что вызовет погрешность.

Известно «Устройство для испытания материалов на сдвиг», содержащее две соосные опоры, предназначенные для присоединения к нагружателю и размещенные на соответствующих гнездах установочные элементы с Г-образными гнездами для взаимодействия с противоположными поверхностями образца, рабочие поверхности выполнены рифлеными, опоры выполнены в виде усеченных призм с наклонными к их оси параллельными поверхностями (Авторское свидетельство SU №1837203 А1, МКИ G01N 3/24. Устройство для испытания материалов на сдвиг. - Опубл. 30.08.93. Бюл. №32).

Недостатком данного устройства является такое расположение конструктивных элементов, при котором нагружение производится под углом к поверхности образца, что приводит к возникновению нормальных напряжений и снижает точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению по способу и взятым за прототип является «Устройство для испытания трехслойных панелей на сдвиг», реализующее способ проведения испытаний на сдвиг, заключающийся в том, что образец закрепляют в нагружателе, устанавливают нагружатель с образцами в направляющих, размещают основание на одной из плит пресса и воздействуют через вторую плиту пресса на нагружатель, при этом нагружатель вместе с несущими слоями образца перемещается и регистрируется сила, соответствующая величине перемещения (Авторское свидетельство SU №989375. Образец для испытания трехслойных панелей на сдвиг и устройство для испытания образцов трехслойных панелей на сдвиг. - Опубл. 15.01.1983. Бюл. №2).

Недостатком данного способа, принятого за прототип, является низкое качество проведения испытания, т.к. в случае испытаний образцов различных типоразмеров возможно проскальзывание нагружающих плит относительно несущих панелей образца, что приведет к возникновению погрешности в результатах, снижая точность испытаний.

Наиболее близким по технической сущности по устройству является «Устройство для испытаний на сдвиг», содержащее активный и пассивный захваты и механизм для перемещения активного захвата. Пассивный захват, имеющий рифленую поверхность, выполнен из двух плит, расположенных по обе стороны активного захвата (Авторское свидетельство SU №1411629, МКИ G01N 3/24. Устройство для испытаний на сдвиг. - Опубл. 23.07.1988. Бюл. №27).

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции и отсутствие позиционирования активного захвата относительно пассивного (параллельность перемещения обеспечивается образцом и зависит от качества его изготовления), а также использование рифленой поверхности захватов, что не позволяет получить надлежащее сцепление с испытываемым образцом за счет снижения площади контакта, в результате чего возможно проскальзывание захватов относительно образца, что приведет к снижению точности результатов испытаний.

Решаемой задачей способа испытаний на сдвиг и устройства для его реализации является повышение качества и точности испытаний.

Технический результат заключается в повышении достоверности проведения испытаний за счет повышения качества и точности проведения испытаний.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе проведения испытаний на сдвиг, заключающемся в размещении подвижной плиты относительно неподвижных с регулируемым зазором и приложением силы перемещения, неподвижные плиты соединяют между собой жестко, а на обе стороны подвижной и на внутренние стороны неподвижных плит наносят клейкий слой равномерной толщины по всей площади нанесения, образуя гладкую поверхность, позволяющую максимально увеличить площадь контакта соприкасающихся поверхностей и снизить вероятность проскальзывания их, при этом на торцы подвижной и неподвижных плит наносят метки для определения величины сдвига, а подвижную плиту устанавливают в пазы, обеспечивающие параллельность перемещения подвижной плиты относительно неподвижных, исключающие возникновение дополнительных напряжений и регистрируют значение силы, соответствующей величине перемещения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для реализации способа проведения испытаний на сдвиг, состоящем из двух неподвижных плит и подвижной плиты, расположенной симметрично относительно неподвижных с регулируемыми зазорами, поверхности плит выполнены с заданной шероховатостью, обеспечивающей равномерную толщину клейкого слоя по всей поверхности нанесения, причем на подвижной плите выполнены метки для определения величины сдвига, а подвижная плита установлена в пазах с возможностью обеспечения параллельности перемещения подвижной плиты относительно неподвижных плит, при этом неподвижные плиты жестко соединены между собой

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует одному из критериев условия патентоспособности: «новизна» и «изобретательский уровень».

Для пояснения технической сущности рассмотрим фиг.1, где показаны:

1 - неподвижные плиты,

2 - подвижная плита,

3 - шпилька,

4 - гайки,

5 - пазы.

Заявляемый способ проведения испытаний на сдвиг реализуют следующим образом.

Перед началом испытаний подвижную плиту 2 заданной шероховатости, в зависимости от материалов соприкасающихся поверхностей, выдвигают вверх на заданное расстояние, определяемое конструктивными особенностями устройства и образца, относительно неподвижных плит 1. Образцы приклеивают к обеим сторонам подвижной плиты, затем к внутренним сторонам неподвижных плит. Неподвижные плиты при помощи гаек 4 поджимают вплотную к образцам и фиксируют их положение относительно друг друга шпильками 3, с выполненными в них пазами 5. После закрепления образцов в устройстве, устройство устанавливают в приспособление, обеспечивающее нагружение, например пресс, таким образом, чтобы обеспечить приложение силы Р (фиг.1) строго вдоль направления перемещения подвижной плиты 2 относительно неподвижных плит 1.

Затем совмещают метки подвижной и неподвижных плит таким образом, чтобы совпали начальные точки. После этого при помощи приспособления, обеспечивающего нагружение (пресса), прикладывают силу Р к подвижной плите. При этом подвижная плита под действием силы Р перемещается в направлении приложения силы, и граничные слои образца перемещаются вместе с ней. С помощью меток наблюдают величину перемещения, соответствующую текущей силе, приложенной к образцу.

По сравнению с известными аналогами, благодаря конструктивной особенности заявляемого технического решения устройства проведения испытаний на сдвиг, а именно тому, что на поверхности плит (подвижной и неподвижной) с заданной шероховатостью, наносят равномерной толщины клейкий слой по всей поверхности, позволяющей получить гладкую поверхность и увеличить площадь контакта соприкасающихся поверхностей, снижая возможность проскальзывания соприкасающихся поверхностей, тем самым повышения точность и качество испытаний, а наличие пазов в шпильках позволяет обеспечить параллельность перемещения подвижной плиты с метками относительно неподвижных, исключающих возникновение напряжений, что также позволяет повысить точность и качество проведения испытаний.

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. Сущность: неподвижные плиты соединяют между собой жестко, а на обе стороны подвижной плиты и на внутренние стороны неподвижных плит наносят клейкий слой равномерной толщины по всей площади нанесения, образуя гладкую поверхность. На торцы подвижной и неподвижных плит наносят метки для определения величины сдвига. Подвижную плиту устанавливают в пазы, обеспечивающие параллельность перемещения подвижной плиты относительно неподвижных. Регистрируют значение силы, соответствующей величине перемещения. Устройство состоит из двух неподвижных плит и подвижной плиты, расположенной симметрично относительно неподвижных с регулируемыми зазорами. Поверхности плит выполнены с заданной шероховатостью, обеспечивающей равномерную толщину клейкого слоя по всей поверхности нанесения. На подвижной и неподвижных плитах выполнены метки для определения величины сдвига и подвижная плита установлена в пазах с возможностью обеспечения параллельности перемещения подвижной плиты относительно неподвижных плит. Неподвижные плиты жестко соединены между собой. Технический результат: повышение достоверности проведения испытаний за счет повышения качества и точности проведения испытаний. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ проведения испытаний на сдвиг, заключающийся в размещении подвижной плиты относительно неподвижных с регулируемым зазором и приложении силы перемещения, отличающийся тем, что неподвижные плиты соединяют между собой жестко, а на обе стороны подвижной плиты и на внутренние стороны неподвижных плит наносят клейкий слой равномерной толщины по всей площади нанесения, образуя гладкую поверхность, позволяющую максимально увеличить площадь контакта соприкасающихся поверхностей и снизить вероятность проскальзывания их, при этом на торцы подвижной и неподвижных плит наносят метки для определения величины сдвига, а подвижную плиту устанавливают в пазы, обеспечивающие параллельность перемещения подвижной плиты относительно неподвижных, исключающие возникновение дополнительных напряжений и регистрируют значение силы, соответствующей величине перемещения.

2. Устройство для испытаний на сдвиг, состоящее из двух неподвижных плит и подвижной плиты, расположенной симметрично относительно неподвижных с регулируемыми зазорами, отличающееся тем, что поверхности плит выполнены с заданной шероховатостью, обеспечивающей равномерную толщину клейкого слоя по всей поверхности нанесения, причем на подвижной и неподвижных плитах выполнены метки для определения величины сдвига и подвижная плита установлена в пазах с возможностью обеспечения параллельности перемещения подвижной плиты относительно неподвижных плит, при этом неподвижные плиты жестко соединены между собой.