Устройство для создания сложного напряженного состояния при усталостных испытаниях Российский патент 2023 года по МПК G01N3/02 G01N3/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области определения прочностных усталостных характеристик полимерных композиционных материалов (ПКМ) при многоосевом нагружении - при одновременном воздействии нормальных и касательных усилий.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство исследования прочности материала при сложном нагружении, раскрытое в RU 2723903 С1, опубл. 18.06.2020 (прототип). Устройство содержит четыре попарно соединяющихся полукруглых диска с повторяющим форму испытываемого образца в центральной части с одной стороны вырезом. Для крепления образца используются металлические рифленые прокладки с прижимными винтами, установленными на полукруглых дисках в зоне крепления образца, обеспечивая сцепление исследуемого образца с установкой.

Недостатком раскрытого выше технического решения является сложность центрирования образца в оснастке и низкая скорость установки/закрепления образца в машину.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка устройства для создания сложного напряженного состояния при усталостных и статических испытаниях, а также возможность проводить испытания на усталость в смешанном цикле.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для создания сложного напряженного состояния при усталостных испытаниях содержит две полукруглые пластины, при этом в центре каждой полукруглой пластины выполнен прямоугольный паз с сужением, в котором закреплены две зажимные пластины, в которых выполнен ответный к указанному пазу выступ с сужением, а на торцевой поверхности каждой полукруглой пластины, по длине дуги окружности, соответствующей длины окружности, выполнено по крайней мере одно резьбовое отверстие, предназначенное для закрепления в нем адаптера, выполненного с возможностью закрепления двух полукруглых пластин в установке для создания напряженного состояния в образцах.

Резьбовые отверстия на торцевой поверхности полукруглой пластины равномерно расположены по длине дуги окружности, соответствующей длины окружности.

В резьбовых отверстиях на торцевой поверхности полукруглой пластины выполнены углубления.

Адаптер закреплен в резьбовых отверстиях, при углах осей указанных отверстий к вертикальной оси устройства от 0 до 90°.

Оси крайних резьбовых отверстий на торцевой поверхности полукруглой пластины расположены под углом, равным 90°.

В прямоугольном вырезе полукруглой пластины и ответном выступе зажимной пластины выполнены фаски.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Заявленное устройство: а - общий вид; вид торцевой поверхности левой полукруглой пластины.

Фиг. 2 - Прижимная пластина (общий вид).

Фиг. 3 - Заявленное устройство с разрезом в области отверстий на торцевой поверхности полукруглой пластины (вид спереди).

1 - зажимная пластина; 2 - шпилька адаптера; 3 - адаптер; 4 - полукруглая пластина; 5 - резьбовое отверстие на торцевой поверхности полукруглой пластины; 6 - прямоугольный паз полукруглой пластины; 8 - выступ прижимной пластины; 9 - вертикальная ось устройства; 10 - ось отверстия на торцевой поверхности полукруглой пластины; 11 - полукруглый вырез; 12 - отверстия в зажимной пластине; 13 - отверстия в полукруглой пластине.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для создания сложного напряженного состояния при усталостных испытаниях содержит две полукруглые пластины (4) с полукруглым вырезом (11), при этом в центре каждой полукруглой пластины (4) выполнен прямоугольный паз (6) с сужением, в котором закреплены две зажимные пластины (1), в которых выполнен ответный к указанному пазу (6) выступ (8) с сужением, а на торцевой поверхности каждой полукруглой пластины (4) по длине дуги окружности, соответствующей % длины окружности, выполнено по крайней мере одно резьбовое отверстие (5), предназначенное для закрепления в нем адаптера (3), выполненного с возможностью закрепления двух полукруглых пластин (4) в установке для создания напряженного состояния в образцах.

Резьбовые отверстия (5) на торцевой поверхности полукруглой пластины (4) равномерно расположены по длине дуги окружности, соответствующей длины окружности.

В резьбовых отверстиях (5) на торцевой поверхности полукруглой пластины (4) выполнены углубления.

Адаптер (3) закреплен в резьбовых отверстиях (5), при углах осей указанных резьбовых отверстий (5) к вертикальной оси (9) устройства от 0 до 90°. Дополнительно адаптер позволяет не нагружать резьбу в резьбовых отверстиях (5) при сжимающих нагрузках и убрать люфт, тем самым позволяет возможность проводить испытания в смешанном цикле нагружения (растяжение и сжатие за один цикл).

Оси крайних резьбовых отверстий (5) на торцевой поверхности полукруглой пластины (4) расположены под углом, равным 90°.

В прямоугольном вырезе (6) полукруглой пластины (4) и ответном выступе (8) зажимной пластины (1) выполнены фаски.

Толщина и диаметр полукруглых пластин (4) может быть различной в зависимости от необходимой нагрузки и размера образца. Ниже представлены одно из оптимальных значений размеров для полукруглой пластины (4): толщина по контуру полукруглой пластины (4) - 25 мм; угол между резьбовыми отверстиями (5) составляет 15°, следовательно, на торце может быть расположено не больше 6 резьбовых отверстий (5). Каждая полукруглая пластина (4) имеет внешнюю полукруглую торцевую поверхность и внутреннюю торцевую поверхность в виде ступеньки.

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом.

Заявленное устройство - оснастка собирается следующим образом: с каждой боковой поверхности полукруглой пластины (4) закрепляют зажимные пластины (1) таким образом, что выступы (8) установлены в прямоугольном пазе (6), закрепление пластин осуществляется при помощи шпилечного или болтового соединения в отверстиях (12, 13), расположенных в пластинах (4) и пластинах (1). В резьбовых отверстиях (5) отверстия под необходимым углом к вертикальной оси заявленного устройства закрепляют адаптеры при помощи одного резьбового конца шпильки (5). Образец закрепляют между внутренними торцевыми поверхностями полукруглой пластины (4) между торцевыми поверхностями зажимных пластин (1), за счет прижима полукруглых пластин (4) друг к другу. Собранную оснастку устанавливают в установку для проведения испытаний (создание сложного напряженного состояния) при помощи второго резьбового конца шпильки (2). Далее оснастка с образцом подвергается необходимой стягивающей нагрузке. В ходе испытания в исследуемом образце, путем приложения одной нагрузки, создаются или только нормальные напряжения, или только касательные напряжения, или их комбинация.

Установка для проведения испытаний позволяет испытывать образцы толщиной от 2 до 10 мм.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как оно раскрыто в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к области определения прочностных усталостных характеристик полимерных композиционных материалов (ПКМ) при многоосевом нагружении - при одновременном воздействии нормальных и касательных усилий. Устройство содержит две полукруглые пластины, при этом в центре каждой полукруглой пластины выполнен прямоугольный паз с сужением, в котором закреплены две зажимные пластины, в которых выполнен ответный к указанному пазу выступ с сужением, а на торцевой поверхности каждой полукруглой пластины по длине дуги окружности, соответствующей ¼ длины окружности, выполнено по крайней мере одно резьбовое отверстие, предназначенное для закрепления в нем адаптера, выполненного с возможностью закрепления двух полукруглых пластин в установке для создания напряженного состояния в образцах. Технический результат: расширение арсенала технических средств. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для создания сложного напряженного состояния при усталостных испытаниях, содержащее две полукруглые пластины, при этом в центре каждой полукруглой пластины выполнен прямоугольный паз с сужением, в котором закреплены две зажимные пластины, в которых выполнен ответный к указанному пазу выступ с сужением, а на торцевой поверхности каждой полукруглой пластины, по длине дуги окружности, соответствующей 1/4 длины окружности, выполнено по крайней мере одно резьбовое отверстие, предназначенное для закрепления в нем адаптера, выполненного с возможностью стягивания двух полукруглых пластин в установке для создания напряженного состояния в образцах.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резьбовые отверстия на торцевой поверхности полукруглой пластины равномерно расположены по длине дуги окружности, соответствующей 1/4 длины окружности.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в резьбовых отверстиях на торцевой поверхности полукруглой пластины, выполнены углубления.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что адаптер закреплен в резьбовых отверстиях при углах осей указанных отверстий к вертикальной оси устройства от 0 до 90°.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оси крайних резьбовых отверстий на торцевой поверхности полукруглой пластины, расположены под углом, равным 90°.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в прямоугольном вырезе полукруглой пластины и ответном выступе зажимной пластины выполнены фаски.