Устройство для испытания материалов на динамическое сжатие Советский патент 1985 года по МПК G01N3/307 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материало а именно к устройствам для испытани материалов на динамическое сжатие, и может быть использовано для получения полных кривых нагружения при исследовании в динамическом режиме хрупких материалов типа горных поро строительных материалов, керамик и т.п. Известно устройство для испытани хрупких материалов в динамическом режиме нагружения, состоящее из под вижной и неподвижной опор, между которыми размещен образец, подвижного груза и направляющий, по которым перемещается падающий груз, вза имодействующий с подвижной опорой 1 Недостатком данного устройства является низкая достоверность иссле дования из-за большо о избыточного количества энергии в нагружающей системе и невозможности регулирован длительности процесса деформации. Известно устройство для испытани материалов на динамическое сжатие с получением запредельной части диаграммы нагрзжения, содержащее подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, устройство для импульсного нагружения образца в виде гидравлического силовозбудителя, соединенного с полостью ресивера 2} . Недостатками указанного устройства являются конструктивная сложность, а также невозможность исследования хрупких материалов, имеющих сложную кривзто запредельного деформирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем му эффекту является устройство для испытания материалов на динамичес-, кое сжатие, содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образ ца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падающий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткост установленный на основании с возмож ностью взаимодействия с подвижной опорой, , В известном устройстве упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости в виде набора разрезных колец установлен на основании концентрично подвижной опоры, в качестве которой использован конусный ударник. При такой установке осуществляется схема параллельного нагружения образца и упругого элемента, а энергия нагружения распределяется между указанными элементами в зависимости от скорости их деформирования И. Недостатком известного устройства является невозможность испытания i таких хрупких Материалов, у которых с ростом скорости деформирования возрастает энергоемкость разрушения, поскольку разрушение таких материалов ударной нагрузкой происходит со скоростью, не поддающейся регистрации измерительной аппаратурой. Цель изобретения - расширение класса исследуемых материалов. Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания материалов на динамическое сжатие, содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падак щий груз и упругий элемент с нелинейнойхарактеристикой жесткости, установленный на основании с возможностью вгаимодействия с подвижной опорой, снабжено опертой на упругий элемент пластиной, расположенной под подвижной опорой образца с возможностью взаимодействия с падающим грузом, подвижная опора установлена с: возможностью перемещения только вверх и на ней смонтированы захваты одностороннего действия, обеспечивающие взаимодействие подвижной опоры с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента, у Использование схемы нагружения образца, установленного последовательно с упругим элементом, характеристика жесткости которого подобрана близкой к запредельной части диаграммы нагружения образца, позволяет произвести разрзппение образца с минимальным избытком энергии нагружения, вследствие чего становится возможным ист 1тьшать материалы с возрастающей энергоемкостью разрушения. На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 конструкция захвата одностороннего действия; на фиг. 4 - диаграмма нагружения испытуемого образца и характеристика жесткости упругого элемента. Устройство для испытания материалев на динамическое сжатие содержит основание 1 с вертикальными направляющими 2, подвижную 3 и неподви ную 4 опоры образца 5. испытуемого материала, средства для нагружения с образца 5, включающие падающий груз 6и упругий элемент 7 с нелинейной характеристикой жесткости, установленный на основании 1 с возможност1,ю взаимодействия с подвижной опорой 3 пластину В, опертую на упругий элемент 7 и расположенную под подвижной опорой 3 с возможностью взаимодействия с падающим грузом 6, Подвижная опора 3 установлена на уголках 9 с возможностью перемещения только, вверх и на ней смонтированы захваты 10 одностороннего действия, обеспечивающие зацепление под вижной опоры 3 с грузом 6 при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругЬго элемента 7.I Захваты 10 одностороннего действи снабжены винтами 11 для регулирования момента зацепления подвижной, опоры 3 с грузом 6. Под подвижной юпорой 3 на основании «1 расположен заранее подобранный упругий элемент 7с нелинейной характеристикой жесткости, близкой к запредельной кривой диаграммы деформирования образца 3, но проходящей несколько вьше (фиг.4) Подбор упругого элемента 7 осуществляют на основе результатов статических испытаний образцов исследуемых материалов с учетом дика:Мики нагружения, : Устройство работает следующим образом. Падающий груз 6 поднимают на необходимую высоту и сбрасывают и он, перемещаясь вдоль направляющих 2, достигает пластины 8 и сжимает упругий элемент 7. Подвижная опора 3 и образец 5 остаются при этом в исходном положении, поскольку захваты 10 одностороннего действия обеспечивают свободное прохождение груза 6 при его движении вниз. Груз 6, достигнув низшей точки падения, в момент когда его скорость равна нулю, входит в зацепление с захватами 10 одностороннего действия. Зацепление в указанный момент достигается в результате предварительного регулирования положения захватов 10 винтами 11. Под действием восстанавливающего усилия упругого элемента 7 пластина 8, груз 6 и подвижная опора 3 перемещаются вверх, нагрзгасая образец 5 осевой сжимающей нагрузкой (кривая II на фиг, 4) в соответствии с диаграммой нагружения, показанной на фиг. 4( кривая l)i . Вследствие того, что усилие, создаваемое упругим элементом, близко к усилию, необходимому для деформирования образца на запредельном участке кривой деформирования, деформация образца на этом участке осуществляется практически с постоянной скоростью, поддающейся регистрации с помощью измерительной аппаратуры Таким образом, изобретение позволяет испытывать в динамическом режиме образцы материалов, имеющих сложный характер запредельного деформирования, получая при этом полную кривую нагрз ения, что имеет большое практическое значение при использовании таких хрупкик материалов как горные ороды и другие.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ СЖАТИЕ, содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падак ий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, установлёкньй на основании с возможностью взаимодействия с подвижной опорой, о тл и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов, оно снабжено на упругий элемент пластиной, расположенной под подвижной опорой образца с возможностью взаимодействия с падающим грузом, подвижная опора уста- , новлена с возможностью перемещения . v только вверх и на ней смонтированы (Л захваты одностороннего действия, обеспечивакхциё взаимодействие под вижной опоры с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента.