Образец для определения прочности сотового заполнителя при расслаивании Российский патент 2018 года по МПК G01N3/08 G01N19/04 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может применяться при аттестации сотовых структур при изготовлении трехслойных конструкций кораблестроения, авиастроения и космической техники.

Известен образец для определения прочности при расслаивании, описанный в ОСТ1 90153-74 «Клеи. Метод определения прочности склеивания сотового пакета при расслаивании». Образец для определения прочности при расслаивании выполнен в виде прямоугольной пластины 200×20 мм, которая состоит из 8-ми слоев нерастянутого сотового заполнителя металлической фольги, соединенных между собой клеевыми полосами. Предварительно с одной стороны образец расслаивают между четвертым и пятым слоями на такую длину, чтобы осталось не расслоенными не менее семи клеевых полос. Оба конца со стороны расслоенной части образца закрепляют в захваты и растягивают до разрушения клеевых полос.

Недостатком этого метода является невозможность качественного определения прочности, поскольку испытания проводятся на образце - на нерастянутом сотовом заполнителе и не учитывают влияния особенностей растяжки сотовой структуры на прочность клеевого соединения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является образец растянутой сотовой структуры в виде прямоугольного параллелепипеда 260×130×15,9 мм, применяемый в стандартном методе ASTM С363М-09 «Standart Test Method for Nod Tensile Strength of Honeycomb Core Material». Образец фиксируется в захватах при помощи штырей наибольшего диаметра, легко входящих в ячейки в верхней и нижней зонах фиксации в захватах. Разрушение происходит за счет приложения растягивающего усилия к захватам.

Недостатком прототипа являются частые разрушения по месту установки штырей (не в рабочей зоне), что снижает достоверность результатов определения прочности и требует изготовления новых образцов, увеличивая материалоемкость.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности результатов испытаний и снижение материалоемкости при аттестации сотового заполнителя.

Указанный технический результат достигается тем, что образец для определения прочности сотового заполнителя при расслаивании, включающий верхнюю и нижнюю зоны фиксации в захватах, рабочую зону образца и закрепление в захватах по верхней и нижней зонам фиксации через штыри наибольшего размера, свободно проходящие через ячейки сотовой структуры, отличающийся тем, что ширина верхней и нижней зон захвата выполнена большей, чем ширина рабочей зоны, за счет симметричных относительно продольной оси симметрии образца выступов за пределы рабочей зоны на величину, позволяющую устанавливать в зоне выступа не менее одного дополнительного штыря, и имеющих скосы перехода от зоны фиксации в захватах к рабочей зоне.

Выполнение ширины верхней и нижней зон захвата большей, чем ширина рабочей зоны за счет симметричных относительно продольной оси симметрии образца выступов за пределы рабочей зоны на величину, позволяющую устанавливать в зоне выступа не менее одного дополнительного штыря, и имеющих скосы перехода от зоны фиксации в захватах к рабочей зоне, позволяет увеличить количество ячеек в зонах захвата по сравнению с рабочей зоной, а соответственно увеличить количество клеевых полос, через которые осуществляется передача разрывного усилия при нагружении образца, что в свою очередь снижает уровень напряжений в зоне захвата по сравнению с рабочей зоной и повышает вероятность разрушения образца в рабочей зоне, повышая достоверность результатов, снижает материалоемкость испытаний за счет отсутствия необходимости проведения повторных испытаний.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан образец для испытаний; на фиг. 2 представлена зона выступа образца; на фиг. 3 представлено фото образца.

Образец для определения прочности сотового заполнителя при расслаивании включает верхнюю 1 и нижнюю 2 зоны фиксации в захватах, рабочую зону 3 образца и закрепление в захватах по верхней 1 и нижней 2 зонам фиксации через штыри 4 наибольшего размера, свободно проходящие через ячейки сотовой структуры, отличающийся тем, что ширина верхней 1 и нижней 2 зон захвата выполнена большей, чем ширина рабочей зоны за счет симметричных относительно продольной оси симметрии 5 образца выступов 6 за пределы рабочей зоны на величину, позволяющую устанавливать в зоне выступа 6 не менее одного дополнительного штыря 7, и имеющих скосы 8 перехода от верхней 1 и нижней 2 зон фиксации в захватах к рабочей зоне 3 образца.

Пример образца для определения прочности сотового заполнителя при расслаивании.

Испытуемый сотовый заполнитель высотой 15,9 мм, ячейкой 2,75 мм, с шириной рабочей зоны 107,3 мм и 130 мм в зоне захватов, изготовленный из алюминиевой фольги толщиной 23 мкм был закреплен в захватах стальными штырями диаметром 4,5 мм (по 15 шт. в верхней и нижней зонах захвата). Было изготовлено 10 образцов, при испытаниях каждого было зафиксировано разрушение в рабочей зоне образца. Для сравнения - при испытаниях образцов из того же сотового заполнителя, изготовленных по ASTM С363М-09 «Standart Test Method for Nod Tensile Strength of Honeycomb Core Material» 5 образцов из 10 разрушились в зоне захвата.

Таким образом, предполагаемое изобретение позволяет повысить достоверность результатов и снизить материалоемкость при аттестации сотового заполнителя.

Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов и может применяться при аттестации сотовых структур при изготовлении трехслойных конструкций кораблестроения, авиастроения и космической техники. Образец содержит верхнюю и нижнюю зоны фиксации в захватах, рабочую зону образца и закрепление в захватах по верхней и нижней зонам фиксации через штыри наибольшего размера, свободно проходящие через ячейки сотовой структуры. Ширина верхней и нижней зон захвата выполнена большей, чем ширина рабочей зоны, за счет симметричных относительно продольной оси симметрии образца выступов за пределы рабочей зоны на величину, позволяющую устанавливать в зоне выступа не менее одного дополнительного штыря, и имеющих скосы перехода от зоны фиксации в захватах к рабочей зоне.. Технический результат: повышение достоверности результатов испытаний и снижение материалоемкости при аттестации сотового заполнителя. 3 ил.

Образец для определения прочности сотового заполнителя при расслаивании, включающий верхнюю и нижнюю зоны фиксации в захватах, рабочую зону образца и закрепление в захватах по верхней и нижней зонам фиксации через штыри наибольшего размера, свободно проходящие через ячейки сотовой структуры, отличающийся тем, что ширина верхней и нижней зон захвата выполнена большей, чем ширина рабочей зоны, за счет симметричных относительно продольной оси симметрии образца выступов за пределы рабочей зоны на величину, позволяющую устанавливать в зоне выступа не менее одного дополнительного штыря, и имеющих скосы перехода от зоны фиксации в захватах к рабочей зоне.