Установка для испытания образцов на одноосное сжатие материалов преимущественно растительного происхождения Российский патент 2019 года по МПК G01N3/04 G01N3/08 

Изобретение относится к технике исследования деформационно-прочностных свойств материалов, преимущественно растительного происхождения. Оно также может быть применено для аналогичных исследований исследования других продуктов биологического происхождения с клеточной структурой материалов.

Известна установка для испытаний винтовых пружин на одноосное сжатие, включающая неподвижный корпус с размещенными на нем двумя оппозитно расположенными опорами с поперечными к линии 4 сжатия опорными поверхностями для крепления между ними исследуемой пружины, каждая опора имеет центрально расположенный относительно линии сжатия фиксатор исследуемого образца с выступающей перед опорной поверхностью частью, по меньшей мере, одна из опор подвижна и соединена с приводом ее движения по линии сжатия. Фиксатор представляет собой круглый выступ, предотвращающий боковое смещение пружины (патент РФ № 2412430 от 2008-12-15, G01N3/32). Недостатком устройства является невозможность его применения для испытания образцов из материалов преимущественно растительного происхождения, поскольку они вырезаются из клеточной структуры, наполненной клеточной жидкостью, и образуют по поверхности контакта жидкостную пленку, способствующую выскальзыванию образца из опор.

Известно также устройство на одноосное сжатие, имеющее центрально расположенный относительно линии сжатия фиксатор исследуемого образца с выступающей перед опорной поверхностью частью. Фиксатор выполнен в виде кольцевого бурта, который плотно охватывает исследуемый образец у его торцов (Патент РФ 2 523 769 от 03.12.2012, G01N 3/10). Его недостатком является ограничение у опор утолщения образца при сжатии, вызывающее в нем искажение напряжений и результатов испытаний.

Известно также устройство для испытания на сжатие образцов из пластичных материалов, в котором центрально расположенный относительно линии сжатия фиксатор выполнен в виде круглой плиты, выступающей над опорной поверхностью части (SU 1 024 800 от 28.12.81, G01N 3/56). Своим плоским выступом он сминает центральную часть образца, что будет существенно искажать результаты испытаний.

По совокупности технических признаков, общих с заявляемой установкой, за прототип принят патент РФ № 2 412 430.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности результатов деформационно-прочностных испытаний на сжатие удлиненных образцов материалов преимущественно растительного происхождения.

Указанный результат достигается тем, что установка для испытания образцов на одноосное сжатие материалов преимущественно растительного происхождения включает неподвижный корпус с размещенными на нем двумя оппозитно расположенными опорами с поперечными к линии сжатия опорными поверхностями для крепления между ними исследуемого образца, каждая опора имеет центрально расположенный относительно линии сжатия фиксатор исследуемого образца с выступающей перед опорной поверхностью частью, по меньшей мере, одна из опор подвижна и соединена с приводом ее движения по линии сжатия, а также устройство измерения, включая автоматизированное, текущих значений деформационно-прочностных характеристик сжатия. При этом установка имеет ограничитель сближения опор и выступающая часть фиксатора образца каждой опоры представляет собой тонкостенные пластины, в том числе лезвийного типа, расположенные радиально, причем направления их срединных плоскостей совмещены с линией сжатия, и высота пластин над опорной поверхностью составляет 0,05-0,30 диаметра исследуемого образца. Кроме того, тонкостенные пластины на оппозитных опорах могут быть повернуты вокруг линии сжатия относительно друг друга настолько, что при смыкании опор оказываются в промежутках между пластинами оппозитной опоры.

Наличие в установке ограничителя сближения опор предотвращает контакт пластин противоположных опор друг с другом или с противоположной опорой. Выполнение фиксатора образца в каждой опоре в виде тонкостенных пластин, в том числе в виде лезвий, повышает надежность предотвращения выскальзывания удлиненного образца из опор. Установка с повернутыми пластинами одной опоры относительно пластин другой позволяет сближать опоры до величины тонкостенной пластины, что увеличивает деформацию сжимаемого образца и расширяет объем регистрируемых деформационно-прочностных результатов.

Изобретение поясняется пятью фигурами.

На фиг. 1 изображена схема установки с образцом, на фиг. 2 – вырез А, на фиг.3 – вид Б с удлиненными пластинами фиксатора образца и контуром торцевой поверхности образца, на фиг. 4 – вид Б с укороченными пластинами фиксатора образца и с контуром торцевой поверхности образца, на фиг. 5 – вид Б при наибольшем сближении опор.

Установка для испытания образцов на одноосное сжатие материалов преимущественно растительного происхождения включает (фиг. 1 – 3) неподвижный корпус 1 с размещенными на нем двумя оппозитно расположенными опорами 2 и 3 с поперечными к линии 4 сжатия опорными поверхностями 5 и 6 для крепления между ними исследуемого образца 7. Каждая опора 2 и 3 имеет центрально расположенный относительно линии 4 сжатия фиксатор исследуемого образца с выступающей на опорной поверхности 5 и 6 частью. По меньшей мере, одна из опор, например, 2-я, подвижна и соединена с приводом 8 ее движения по линии 4 сжатия. Привод 8 может быть ручным, электрическим или гидравлическим. Имеется устройство измерения 9 текущих значений деформационно-прочностных характеристик сжатия, которое может быть контактным или бесконтактным. Установка снабжена ограничителем 10 сближения опор 2 и 3. Выступающая часть фиксатора образца в каждой опоре представляет собой тонкостенные пластины удлиненные 11 или укороченные 12, которые могут быть выполнены в виде лезвий. Пластины 11 и 12 расположены радиально, причем направления их срединных плоскостей совмещены с линией 4 сжатия. Высота пластин h над опорной поверхностью составляет 0,05– 0,30 диаметра d исследуемого образца. Удлиненные пластины 11 выступают за торцевую поверхность образца (фиг.2 и фиг. 3), а укороченные пластины 12 – остаются внутри нее (фиг. 4). На фиг. 3 и фиг. 4 исходное положение образца 7 на опорной поверхности 5 условно показано штрих-пунктирным контуром 13 его торцевой поверхности. Тонкостенные пластины 11 или 12 на оппозитных опорах 2 и 3 могут быть повернуты вокруг линии сжатия относительно друг друга настолько, что при наибольшем сближении опор оказываются в промежутках между пластинами оппозитных опор (фиг. 5). На фиг. 5 показан вид Б при максимальном сближении опор 2 и 3. При этом пластины 11 или 12 опоры 3 условно показаны штрих-пунктирными линиями, и образец не показан.

Установка работает следующим образом.

В неподвижный корпус 1 между опор 2 и 3 устанавливают образец 7 центрально по линии 4 сжатия. Подвижную опору 2 подводят к образцу 7 и сближают с оппозитной ей опорой 3 вплоть до опирания торцевых частей образца 7 на опорные поверхности 5 и 6. Усилие погружения пластин 11 или 12 в образец 7 составляет несущественную величину в общем усилии сжатия вследствие их малого поперечного сечения. После полного погружения пластин 11 или 12 в образец 7 усилие сжатия обнуляется на устройстве 9. Затем с помощью привода 8 производится процесс сжатия образца 7 с регистрацией деформационно-прочностных параметров и построения диаграммы сжатия в автоматическом или ручном режиме. При сжатии образца 7 из податливого материала его поперечное сечение существенно растет. Однако образец 7 из неоднородного податливого материала остается в зоне удлиненных пластин 11, обеспечивающих его центральное положение. Испытания образца 7 из жесткого материала предпочтительно проводить в опорах 2 и 3 с укороченными пластинами 12. В этом случае его периферийные торцевые части остаются цельными, не изменяя результаты испытаний. Сближение опор 2 с 3 прекращают либо после разрушения образца 7 хрупким раскалыванием с падением усилия сжатия до нуля, либо остановкой привода 8 с помощью ограничителя 10, предотвращающего контакт вершинами пластин 11 или 12 оппозитных опор или опорных поверхностей 5 и 6.

Изобретение относится к технике исследования деформационно-прочностных свойств материалов, преимущественно растительного происхождения. Установка содержит неподвижный корпус с размещенными на нем двумя оппозитно расположенными опорами с поперечными к линии сжатия опорными поверхностями для крепления между ними исследуемого образца, каждая опора имеет центрально расположенный относительно линии сжатия фиксатор исследуемого образца с выступающей перед опорной поверхностью частью, по меньшей мере одна из опор подвижна и соединена с приводом ее движения по линии сжатия, а также устройство измерения, включая автоматизированное, текущих значений деформационно-прочностных характеристик сжатия. При этом установка имеет ограничитель сближения опор и выступающая часть фиксатора образца каждой опоры представляет собой тонкостенные пластины, в том числе лезвийного типа, расположенные радиально, причем направления их срединных плоскостей совмещены с линией сжатия и высота пластин над опорной поверхностью составляет 0,05-0,30 диаметра исследуемого образца. Технический результат: повышение точности результатов деформационно-прочностных испытаний на сжатие удлиненных образцов материалов преимущественно растительного происхождения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для испытания образцов на одноосное сжатие материалов преимущественно растительного происхождения, состоящая из неподвижного корпуса с размещенными на нем двумя оппозитно расположенными опорами с поперечными к линии сжатия опорными поверхностями для крепления между ними исследуемого образца, каждая опора имеет центрально расположенный относительно линии сжатия фиксатор исследуемого образца с выступающей на опорной поверхности частью, по меньшей мере одна из опор подвижна и соединена с приводом ее движения по линии сжатия, устройства измерения текущих значений деформационно-прочностных характеристик сжатия, отличающаяся тем, что установка имеет ограничитель сближения опор, выступающая часть фиксатора образца в каждой опоре представляет собой тонкостенные пластины, расположенные радиально, причем направления их срединных плоскостей совмещены с линией сжатия и высота пластин над опорной поверхностью составляет 0,05-0,30 диаметра исследуемого образца.

2. Установка для испытания образцов на одноосное сжатие материалов преимущественно растительного происхождения по п.1, отличающаяся тем, что тонкостенные пластины на оппозитных опорах повернуты вокруг линии сжатия относительно друг друга на такой угол, что при наибольшем сближении опор оказываются в промежутках между пластинами оппозитных опор.