Устройство для испытания материалов на вязкость разрушения Советский патент 1985 года по МПК G01N3/10 G01N3/36 

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что,с целью проведения испытаний в жестком режиме нагружения, в казвдом из гидроцшшндров установлены регулируемые ограничители хода его штока. 70 3. Устройство пс пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что, с целью упрощения регистрации величины раскрытия трещины в образце, оно снабжено датчиками перемещения штоков гидрощшиндров.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕ НИЯ, содержащее две автономные гидравлические системы нагружения с двумя параллельно расположенными гидроцилиндрами и связанные с последними пальцы для приложения нагрузки к плоскому образцу материала с боковым надрезом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения создаваемых видов напряженного состояния и уменьшения металлоемкости, гидроцилиндры выполнены двойного действия и установлены так, что рабочие части их штоков направлены навстречу друг к Другу, крышка корпуса каждого гидроцилиндра со стороны рабочей части штока выполнена в виде плоской рамы, в которой разме1цена рабочая часть штока, и шарнирно соединена с концом одного пальца, а другой конец этого пальца шарнирно соединен с рабочей частью штока другого гидроцилиндра. 3-8f; W /2 /# / /// N

Изобретение относится к исследо ванию npotyiocTHbix свойств материалов, а именно к устройствам для испытания материалов на вязкость разрушения. Известно устройство для испытания материалов на вязкость разрушения, содержащее гидравлическую систему нагружения и пальцы для приложения нагрузки образцу с боковым надрезом J. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для испытания материало на вязкость разрушения, содержащее две автономные гидравлические системы наГружения с двумя параллельно расположенными гидроцилиндрамй и связанные с последними пальцы для приложения нагрузки к плоскому образцу малериала с боковым надрезом. В этом устройстве связь гидро цилиндров одностороннего действия, устанавливаемых по обе стороны от образца, с пальцами осуществлена посредством траверс и тяг .2j. Использование двух автономных систем нагружения позволяет коррек тировать фронт распространения тре щины в образце. Однако общими недостатками известных устройств являются ограниченные функциональн возможности в части создания различных видов напряженного состояни образца и значительная металлоемкость, обусловленная тем, что, испы тательные нагрузки воспринимаются . опорными конструкциями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой ства за счет увеличения создаваемы видов напряженного состояния образ и уменьшение металлоемкости. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для испытания материалов на вязкость разрушения, содержащем две авто юмные гидравлические системы с двумя параллельно располоз енными гвдроцилиндрами и связанны с последними пальцы для, приложения нагрузки к плоскому образцу материала с боковым надрезом, гидрогщлиндры выполнены двойного действия и установлены так, что рабочие части их штоков направлены навстречу друг другу, крьшка корпуса каждого гидроцилиндра со стороны рабочей асти штока выполнена в виде плоской рамы, в которой размещена рабочая часть штока, и шарнирно соединена с концом одного пальца, а другой этого пальца шарнирно соединен с рабочей частью штока другого гидро115шиндра. При использований гидроцилиндров двойного действия и указанном выше расположении и соединении элементов.устройств4 к разным граням образца могут П1|икладываться как сжимающие, так li растягивающие усилия одинаковой иЛи разной величины, постоянные, пульсирующие что позволяет или знакопеременные яженного состояварьировать вид на: ния образца. Кроме ого, гидроцилиндры образуют с образцом замкнутый силовой контур, что исключает необходимость в силовой раме,вследствие чего снижается металлоемкость. Для проведения испытания в жестком режиме нагружения в каждом из гидроцилиндров установлены регулируемые ограничители хода его штока.. Для упрощения ре1|истрации величины раскрытия трещЦны в образце устройство снабжено датчиками перемещения штоков гидрс цилиндров. 3V На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сбокуJ на фиг..2 то же, вид в плане; на фиг.З разрез А-А на фиг,2; на фиг.4 установка датчика перемещения штока гидроцилиндра; на фиг.З - испытуемый образец:и схема приложения усилий при различных видах нагружения образца. . . . Устройство содержит две автономные гидравлические системы нагружения (источники питания и элементы управления этих схем не изображены) с параллельно расположенными гидроцилиндрами 1 и 2 двойного действия, расположенными так, что рабочие части 3 их штоков направлены навстречу друг к другу, и пальцы 4 и 5 для приложения нагрузки к размещенному между гидроцилиндрами 1 и 2 плоскому образцу б материала, имеющему боковой надрез 7. Один конец пальца 4 или 5 шарнирно соединен с крьшкой 8 корпуса 9 одного из гидроцилиндров 1 или 2, вьтолненной в виде плоской рамы, в которой размещена рабочая часть 3 штока а другой конец этого пальца шарнирно соединен с рабочей частью штока другого гидроцилиндра (соответственно 2 или 1). Второй конец вто рого пальца 5 или 4 соединяется с крьшгкой корпуса другого гидроцилиндра 2 или 1, а первый конец второго пальца 5 или 4 - с рабочей частью штока гидроцилиндра 1 или 2. Для выборки зазоров в силовой цепи предусмотрены клиновые вставки 10. Каждый из гидроцилиндров 1 и 2 имеет также заднюю крышку IT, в которо размещены хвостовик 12 штока и регулируемые ограничители хода штока . в виде навинченных на хвостовик гаек 13 и 14, между которыми и внутренними торцами задней крышки устанавливаются зазоры 5 и Sj соот ветственно. Упомянутые ограничители хода штока служат для задания абсо лютных деформаций образцов при испы тании в жестком режиме нагружения. Рабочие полости 15 и 16 каждого гидроцилиндра 1 и 2 для снижения потерь на трение и зггечек уплотнены . мембранами 17 к 18. Для измерения величины раскрытия трещины 6 служи : датчик перемещения штока, выполненный в виде тензобалочки 19, консол но прикрепленный к крьшгке 8 с по704мощью шпильки 20 и гаек 21, и регулировочного винта 22, вводимого в беззазорный контакт с кольцом 23, закрепленным на рабочей части штока. Для визуального контроля величины раскрытия трещины имеется индикатор 24 часового типа, а для измерения усилия, действующего на образец 6, на рабочую часть штока наклеен тензорезистор 25. Устройство работает следующем образом. При выращивании в образце трещины усталости - симметричной формы при определении вязкости разрушения и любой формы при определении трещиностойкости - масло под давлением подается постоянно или периодически в оба гидроцилиндра одновременно в разноименные либо одноименные полости 15(16). В зависимости от поставленной задачи и от результатов контроля за развитием трещины регулируется работа системы нагружения, 3 следовательно, и характер нагружения образца путем приложения слеующих нагрузок (фиг. 5). Равных пульсирующих нагрузок однот го знака одновременно к обоим граням образца, например к грани а прикладываются силы Р,,0и одновременно к грани Ъ - также силы R, ;t О и Р 0. В этом случае имеем симметричное пульсирующее нагружение образца. Знакопеременных нагрузок одного знака к обоим граням образца, например к грани ор прикладываются силы Р О и R,0, затем Р О и , одновременно к грани Ь прикладываются силы Р О и , затем Р; 0-при и Р, }Шеем несимметричное, а при /I PI Pj - симметричное нагружение образца. Пульсирующих нагрузок к одной рани образца и знакопеременных агрузок к другой грани образца,наример к грани а прикладываются илы , ак грани Ь илы , р О, Р t 0. Ртом случае имеем сложное нагружеие образца. Пульсирующих нагрузок к одной грани образца и знакопостоянных нагрузок к другой грани образца,наример к грани « прикладываются илы Р-, О и Р О, а к грани Ъ силы (Р. + PI зтом случае также имеем сложное нагружение образца. Пульсирующих нагрузок одного знака к одной грани образца и пульсирующих нагрузок противоположного знака к другой грани образца, напри мер к грани- d прикладываются силы Р О и 0, одновременно к грани Ъ - силы Р О и Р 0. Р этом случае имеем пульсирующее скручивание образца. Знакопеременных нагрузок разного знака одновременно к обоим граням образца, например i грани с прикладываются силы , Р - и Й 0, а к грани Ъ- силы Р / О, Р О и Р-1 : 0. В этом случае имеем знакопеременное скручивающее нагружение образца при Р-, PI PS сложное нагружение при Р P-i р2 Статических нагрузок одного, знака либо равных знаков одновременно к обоим граням образца, например к грани а прикладьшаются силы, равные , а к грани Ь - силы, равные 2. С1, либо к грани ы прикладываются силы, равные PI 0 а к грани Ь - силы ( Р-, Р )

wz.2 n I В этом случае имеем татическое нагружение обрагзца. | Технико-экономнчеркая эффективность изобретения об}уславливается тем, что устройство е имеет фундаментов и состоит из злов, которые легко монтируются, а также транспортируются, поэтому он мобильно и может быть использован э в любых производственных условиях. Компактность устройства при больш;их развиваемых усилиях обеспечивает высокий коэффициент использования MeTajmoeMKOcти. Устройство является универсальным, так как оно ( и стационарные испытательные ма|шины) может обеспечить и мягкое и жесткое нагружение. Кроме Tolro, устройство обеспечивает уникальную возможность проведения управляем,ого процесса вьфащивания симметричных трещин усталости, что резко у| еньшает разброс показаний при определении вязкости разрушения 1исследуемого материала. Последнее гарантирует получение более точн|ых значений вязкости разрушения ра меньшем соличестве образцов. /1-А Г7 5 И ГТ

7 «

a

L,JLJ