Установка для механических испытаний материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к технике прочностных испытаний материалов, в частности к установкам для изучения прочностных и деформационных свойств пластичных материалов под действием постоянной нагрузки.

Известна установка для испытания образцов материалов при трехосном неравнокомпонентном сжатии, содержащая элементы трения, взаимодействующие с боковыми гранями образца и обеспечивающие постоянство боковой нагрузки в процессе испытаний 1.

Недостаток этой установки заключается в отсутствии средств, обеспечивающих постоянство нагружения по оси действия активной нагрузки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является установка для механических испытаний материалов под действием постоянной нагрузки, содержащая основание с установленными на нем колоннами, подвижную и неподвижную траверсы, установленные на колоннах, захваты для образца, один из которых соединен с подвижной траверсой, и связанный с подвижной траверсой формирователь нагрузки, включающий втулку, установленную с возможностью осевого перемещения, и винт, установленный соосно втулке. Формирователь нагрузки включает также винтовой и тормозной плунжеры. Для создания нагрузки воздействуют на винтовой плунжер давлением рабочей среды от гидросистемы, затем затормаживают плунжер и отключают гидросистему 2.

Недостаток этой установки заключается в невозможности испытаний под действием постоянной нагрузки пластичных материалов, поскольку при значительных деформациях образца происходит падение нагрузки в системе формирователя.

Цель изобретения - обеспечение возмож ности испытаний пластичных материалов.

Указанная цель достигается тем, что в установке для механических испытаний ма териалов под действием постоянной нагрузки содержащей основание с установленными на нем колоннами, подвижную и неподвижную траверсы, установленные на колоннах, захваты для образца, один из которых соединен с подвижной траверсой, и связанный с подвижной траверсой формирователь нагрузки, включающий втулку, установ.тенную с возможностью осевого перемещения, и винт, установленный соосно с втулкой, втулка верхним торцом контактирует с другим захватом для образца, винт закреплен на неподвижной траверсе, формирователь снабжен нанизанными на винт и закрепленными гайками кольцами, в каждом из которых в образующей выполнены по два соосных отверстия под винт, причем наружный диаметр колец превышает внутренний диаметр втулки.

На чертеже представлена схема установки для механических испытаний материалов.

Установка содержит основание 1 с установленными на нем колоннами 2, подвижную и неподвижную траверсы 3 и 4, установленные на колоннах 2, захваты 5 и 6 для образца 7, привод 8 перемещения траверсы 3 и связанный с подвижной траверсой 3 формирователь 9 нагрузки, выполненный

в виде втулки 10, установленной с возможностью осевого перемещения на направляющих 11 и контактирующей верхним торцом с захватом 6, винта 12 закрепленного на неподвижной траверсе 4 соосно втулке

5 10, и нанизанных на винт 12 и закрепленных гайками 13 колец 14, в каждом из которых выполнены по два соосных отверстия 15 в образующей под винт 12. Во втулке 10 выполнены монтажные окна 16, а в установке смонтированы монтажные тяги 17. Наружный диаметр колец 14 превыщает внутренний диаметр втулки 10.

Установка работает следующим образом. Включают привод 8 и перемещают траверсу 3 вместе с захватом 5, образцом 7 и захватом 6, а также втулкой 10 вдоль колонн 2. Указанное перемещение приводит к тому, что срез втулки 10 доходит до первого кольца 14 и, поскольку диаметр кольца 14 превыщает диаметр втулки 10, кольцо 14

0 деформируется и входит в полость втулки 10. При этом создается сжимающее усилие на образце 7, величина которого определяется силой трения кольца 14 о стенки втулки 10. Сила трения, в свою очередь, зависит от характеристики жесткости кольца 14 при

5 сжатии его в направлении, перпендикулярном поверхности втулки 10 в точках контакта, от величины разности между наружным диаметром кольца 14 и внутренним диаметром втулки 10, что определяет степень сжаQ тия кольца, и от коэффициента трения скольжения материалов, из которых изготовлены втулка 10 и кольцо 14.

При полном входе кольца 14 в полость втулки 10 сила трения становится неизменной и определяет величину нагрузки на образце 7 на первой ступени его деформирования. Под действием этой нагрузки образец 7 находится столько времени, сколько требуется втулке 10 для перемещения ее до .момента контакта со следующим (другим) кольцом 14.

действием нагрузки в образце 7

развиваются необратимые деформации ползучести, приводящие к уменьшению его длины в направлении сжатия. Однако, поскольку скорость ползучести мала по сравнению

5 со скоростью перемещения травесры 3, то сила трения, а следовательно, и нагрузка на образце 7, не изменяются по величине с развитием деформаций образца. При взаимодействии втулки 10 со следующим кольцом 14 происходит его сжатие и повышение силы трения и соответственно нагрузки на образец 7 до следующего заданного уровня. Таким образом, в процессе испытания производится заданное по числу колец число ступеней нагружения образца 7 с заданной выдержкой времени между ступенями, вплоть до разрушения образца 7 при контакте втулки 10 с траверсой 4.

Для подготовки к следующему испытанию через окно 16 вращением гаек 13 производят деформирование колец 14 вдоль оси винта 12 так, чтобы прижатие колец 14 к втулке 10 было равно нулю, Приводом 8

поднимают траверсу 3 и втулку 10 в исходное положение. Вращением гаек 13 приводят в исходное положение кольца 14, причем гайки 13 позволяют изменять силовые параметры нагружения за счет изменения места расположения и формы (величины эллипсности) колец 14.

Предлагаемое изобретение обеспечивает высокую достоверность испытаний образцов пластичных материалов за счет поддержания нагрузки на заданном уровне в течение заданного времени нахождения образца при этой нагрузке и независимо от деформационных способностей испытуемого материала.

УСТАНОВКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ МАТЕРИАЛОВ под действием постоянной нагрузки, содержащая основание с установленными на нем колоннами, подвижную и неподвижную траверсы, установленные на колоннах,захваты для образца, один из которых соединен с подвижной траверсой, и связанный с подвижной траверсой формирователь нагрузки, включающий втулку, установленную с возможностью осевого перемещения, и винт, установленный соосно с втулкой, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности испытаний пластичных материалов, втулка верхним торцом контактирует с дру гим захватом для образца, винт закреплен на неподвижной траверсе, формирователь снабжен нанизанными на винт и закрепленными гайками кольцами, в каждом из которых в образующей выпол-нены по два соосных отверстия под винт, причем наружный диаметр колец превыщает внутренний диаметр втулки.