Устройство для испытания материалов на прочность Советский патент 1985 года по МПК G01N3/08 E21C39/00 

1 1

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности, К устройствам для испытания образцов материалов при плоском напряженном состоянии в условиях кратковрег енного или длительного приложения нагрузки.

Известно устройство для испытания материалов на прочность при плоском напряженном состоянии, содержащее тяги, попарно соединенные с захватами для образца и свя-. заиные с приводом, причем две соосные тяги соединены непосредственно с приводом, две другие тяги, расположенные соосно друг другу и перпендикулярно двум первым, соединены с приводом через траверсы l .

Недостатком этого устройства является его сложность, а также невозж жность изменения соотношения величин усилий, прикладываемых к образцу по взаимно перпендикулярным осям, в процессе испытания образца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаеж му результату является устройство для испытания материалов на прочность, содержащее нагружающий механизм и связанный с ним преобразователь усилий, выполненный в виде шарнирно соединенного четьфехзвенника внутри которого размещены захваты для образца. Стороны четырехзвенника выполнены в виде планок, а захваты посредством тяг связаны с вершинами четырехзвенника. Соотношение между усилиями в устройстве от начала нагружения- и до разр тиения образца остается постоянным 2 .

Для многих элементов конструкции и материалов, в частности систем, содержащих различно ориентированные в пространстве упругие элементы, а также пластов горных пород, расположенных в зоне работы добычных комбай нов , характерно непропорциональное изменение усилий, действующих во взаимно перпендикулярных направлениях.

Недостаток известного устройства состоит в отличии условий испытаний от реальных ввиду невозможности непропорционального нагружения образца.

Цель изобретения - приближение условий испытаний к реальным за счет

32622

обеспечения непропорционального изменения нагрузок по осям образца при его нагружении.

Указанная цель достигается тем, 5 что устройство для испытания материалов на прочность, содержащее нагружающий механизм и связанный с ним преобразователь усилий, выполненный в виде шарнирно соединенного четырех10 звенника, внутри которого размещены захваты для образца, снабжено двумя параллельно расположенными планками с пазами для шарнирных соединений четырехзвенника и съемными 15 упорами, установленными в пазах, а стороны четырехзвеиника выполнены в виде упругих сегментов, обращенных выпуклостями внутрь четырехзвенника, причем между выпуклостями сегментов и захватами для образца размещены наборы прокладок.

На чертеже изображена схема устройства для испытания материалов на прочность.

5 Устройство содержит нагружающий механизм, состоящий из двух колонн 1 с траверсами 2 и 3 и нагрузочного винта 4, связанный с нагружающим механизмом преобразователь усилий, Q выполненный в виде двух параллельно расположенных планок 5 и 6 с пазами 7 и упорами 8, закрепляемыми в пазах 7 винтами 9, причем планка 5 закреплена на траверсе 3, а планка 6 связана посредством втулок 10 с нагрузочньв4 винтом 4, и четырехзвенника, состоящего из двух горизонтально расположенных сегментов II и 12 и двух вертикально расположенных сегментов 13 и 14, соединенных между собой шарнирами 15, размещенными в -; пазах 7 планок 5 и 6, и измерительные индикаторы 16 и 17. В сегментах 11-14 установлены винты 18 для крепления прокладок 19 с захватами 20 для образца 21. Схема изображена для случая испытания образца на раскальшание с боковым подпором, поэтому вертикальные захваты выполнены в виде клиньев 22.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления раскальшания с увеличивающимся боковым подпором четырехзвенник собирается из сегментов с одинаковой жесткостью. Упоры 8 в пазах 7 устанавливают так, что в исходном состоянии они контактируют с шарнирами 15. Вращением винта 4 четырехзвенник сжимают между планками 5 и 6 . При этом получают увеличивающееся сжимающее усилие со стороны клиньев 22 и увеличивающееся сжимающее усилие со стороны захватов 20. Если в исходном состоянии прокладки 19 не установлены, то рост боково го усилия начинается при достижении некоторого усилия на клиньях 22. Для осуществления раскальгоания пр возрастающей растягивающей боковой нагрузке захваты 20 меняют местами с клиньями 22, упоры 8 убирают, а вмес то сегментов 13 и 14 устанавливают более жесткие сегменты с большей тол щиной стенок. При создании растягивающей нагрузки образец 21 приклеивают к поверхности .захватов 20. Если более жесткими являются горизонтальные сегменты 11 и 12, то при отсутствии упоров 8 сжатие сегментов приводит к постепенному снижению интенсив ности увеличения горизонтальной нагрузки вследствие того же эффекта до полнительного деформирования вертикальных сегментов 13 и 14 горизонтал ными сегментами П и 12. При замене раскальшающих клиньев 22 на захваты 20 все указанные режимы осуществляются для плоского напряженного состояния сжатия-растяжения,причем рассмотренные схемы испытаний справедливы дпя образцов, податливость .которых мала по сравнению с податливостью четырехзвенника. Дпя осуществления испытаний образцов 21 в режиме циклического нагружения на месте измерителя 16 может быть размещен исполнительный орган пульсатора. После каждого цикла нагружения непропорционально изменяющимися нагрузками возвращение планки 5 в исходное положение осуществляется за счет упругого восстановления четырехзвенника. При необходимости изменить пределы колебания усилий вращают винт 4 и изменяют тем самым степень нагруженности образца 21, и при нелинейности характеристик жесткости сегментов изменяется также разность между верхним и нижним уровнями нагрузок. При длительных испытаниях при - плоском напряженном состоянии после достижения заданного уровня и соотнощения нагрузок усилие поддерживается за счет упругой энергии четырех звенника. Определение усилий осуществляется методом тарировки, для чего между сегментами 11 и 12, 13 и 14 вместо образца 21 устанавливают жёсткие силоизмерители. Изобретение позволяет расширить виды нагружения образцов, проводить непропорциональные нагружения за счет различной интенсивности нарастания нагрузок по взаимно перпендикулярным осям как при статических, так и при циклических нагружениях.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ПРОЧТОСТЬ, Содержащее нагружающий механизм н связанный с ним преобразователь усилий, выполненный в виде шарнирно соединенного четырехзвенника, внутри которого размещены захваты для образца, о тли ч а юще ее я тем, что, с целью приближения условий испытания к реальным за счет обеспечения непропо1 щ1онального изменения нагрузок по осям образца при его нагружении, устройство снабжено двумя параллельно расположенными планками с пазами для аарнирных соеда1нений четырехзвенника и съем1шми упорами, установленными в пазах, а стороны четырехзвенника выполнены в виде упругих сегментов, обращенных выПуЮгостямн внутрь чеТ фехзвенника, причем между выпуклостями сегментов и захватами для (Л образца размещены наборы прокладок.