Установка для комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала Советский патент 1984 года по МПК G01N3/10 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для комбинированных испытаний в условиях сложного напряженного состояния. Известна установка для иснытания трубчатых образцов в условиях трехосного напряженного состояния, содержащая камеру для нагружения образца внутренним и внешним давлением, блок нагружения растягивающей или сжимающей силой и блок нагружения крутящим моментом 1. Недостатком установки является небольшая точность, что вызвано выполнением блока нагружения образца внутренним и внешним давлением в виде единого механизма, который не позволяет точно воспроизводить программу испытания. Наиболее близкой к изобретению но технической сущности и достигаемому результату является установка для комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала, содержащая основание, установленную на нем камеру для размещения испытываемого образца, соеди 1еннь е с ней блоки нагружения внешним и внутренним давлением, осевой силой, крутящим моментом, источник давления и запорно-регулирующую арматуру. Блоки нагружения образца выполнены автономными, и каждый имеет свой источник давления 2. Недостатками данной установки являются неболь ние точность и производительность. Это вызвано тем, что автономность блоков нагружения не позволяет точно восироизводить программу испытания и требует работы нескольких операторов. Блок пагружения крутящим моментом выполнен механически, что также снижает точность в виде потерь на трение. Цель изобретения - повышение точности и производительности испытаний. Указанная цель достигается тем, что в установке для комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала, содержащей основание, установленную на нем камеру для размещения испытываемого образца, соединенные с ней блоки нагружения внешним и внутренним давлением, осевой силой, крутящим MOMetiтом, источник давления и запорно-регулируюшую арматуру, каждый блок нагружения внешним и внутренним давлением выполнен в виде установленных на камере сообщенных между собой гидроцилиндров с различными диаметрами поршней, а блок нагружения крутящим моментом- в виде двух закрепленных на основании гидроцилиндров с нромежуточным нагружающим элементом. На фи 1 представлена схема установки для комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 возможные траектории нагружения образца в координатах 6jf-6y. Установка содержит основание 1, установленную на нем камеру 2, внутри камера 2 имеет захваты 3, в которых размешают испытываемый образец 4. Камера 2 имеет крышку 5. С камерой 2 соединены блоки нагружения образца 4 внешним и внутренним давлением. Блок нагружения образца 4 внешним давлением выполнен в виде установ.ленных на камере 2 и сообщенных между собой гидроцилиндров 6, 7 и 8 с различными диаметрами поршней 9, 10 и 11. Аналогично выполнен блок нагружения образца 4 внутренним давлением - на камере 2 установлены сообщенные между собой гидроцилиндры 12-14 с раз.шчными диаметрами поршней 15-17. Блок нагружения образц,а 4 крутящим моментом выполнен из двух закрепленных на основании 1 гидроцилиндров 18 и 19 с промежуточным нагружающим элементом 20, который пере.дает нагрузку через рессору 21 на образец 4. Блок нагружения образца 4 осевой силой выполнен в виде закрепленного на основании 1 гидроцилиндра 22 с поршнем 23 и штоком 24. Для уменьшения момента трения в системе между штоком 24 и рессорой 21 установлен двойной упорный подшипник 25. Все гидроцилиндры 6,7,8,12,13, 14,18,19 и 22 блоков нагружения образца 4 (внешним, внутренним давлением и крутящим моментом) соединены с источником 26 давления через запорно-регулирующую арматуру в виде вентилей 27-38. Установка работает следующим образом. Образец 4 размец ают в камере 2 и закрепляют а захватах 3. Камеру 2 закрывают крышкой 5. В исходном положении все вентили 27 по 38 закрыты. Включают источник 26 давления, и в соответствии с программой испытания открывают тот или иной вентиль на опреденное давление. Соотношение .между силовыми факторами зависит от положения вентилей 27-38. Этим же определяется и напряженное состояние материала образца 4 при испытании. Нл фиг. 3 показаны возможные траектории нагружения образца 4 в координатах 5 - бу, где ifx - осевое напряжение в материале образца; 6V - окружное напряжение. Траектории построены при следующих гео.метрических размерах элементов установки: диаметр поршней 11 и 17 гидроцилиндров 8 и 14 30 мм; диаметр поршней 9 и 15 гидроцилиндров 12 и 6 62 мм; гидроцилиндров 7 и 13 - 86 .мм; гидроцилиндров В и 14 - 122 .мм; диаметр поршня 23 гидроцилиндра 22 осевой силы 164 мм; диа.метр штока 24 гидроцилиндра 22 осевой силы, рессоры 21 и внутренней диаметр трубчатого образца 4 40 мм. В таблице указаны но.мера вентилей, коToptiie должнЕ:, быть открыты для того, чтобы получить нужную траекторию нагружения в координатах 6 - бу. Остальные вентиди должны быть закрыты. Кроме напряжений 6 1л бу в материале образца 4 даются касательное напряжение f от крутящего момента и напряжение 5 , действующие По нормали к поверхности образца 4. Напряжение б значительно меньше 6х и егу и в первом приближении может неучитываться. Соотношения между напряжениями 6ic , бу, с одной стороны, и Г , с другой, зависит от выбора плеча приложения сил от гидроцилиндров 18 и 19 на элементе 20 и может изменяться в широких пределах. Таким образом, данная установка позволяет при работе с одним насосом источника 26 давления получить большое разнообразие напряженных состояний в материале образца 4, возрастание напряжений при испытаниях пропорциональное.

УСТАНОВКА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТРУБЧАТЫХ ОБРАЗЦОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИ.А.ЛА, содержащая основание, установленную на нем камеру для размещения иснытываемого образца, соединенные с ней блоки нагружения внешним и внутренним давлением, осевой силой, крутящим моментом, источник давления и запорно-регулирующую арматуру, отличающаяся тем, что, с целью новышения точности и производительности, каждый блок нагружения внеищим и внутренним давлением выполнен в виде установленны.х на ка.мере сообщенных между собой гидроцилиндров с различными диаметрами норшней, а блок нагружения крутящим моментом - в виде двух закрепленных на основании гидроцилиндров с промежуточным нагружающим элементом. & (С (Л с: ел СЛ

Использование данной установки повысит производительность испытаний. Испытания могут проводиться одним оператором. Повышается точность проведения испытаНИИ, так как при нагружепии образца 4 соотношения между всеми силовыми факторами строго постоянны - все силовые факторы пропорциональны давлению на выходе источника давления. Конструкция позволяет легко автоматизировать проведение испыта1П Й.

А-А

30

Фмг.З

3zW

13 1Z