Установка для динамических испытаний образцов материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N3/307 

8

Фиг.1

о: сд

(;О &0 D1 5

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов а именно к установкам для динамических испытаний образцов материалов, и может быть использовано для опреде ления динамических свойств материалов при высокоскоростном нагружении по методу разрезного стержня Гопкинсона.

Известна установка для динамических испытаний образцов материалов, содержащая нагружающий стержень и стержень-наковальню, между которыми размещен испытуемьй образец, силовобудитель, в качестве которого испол зована разрядная камера, подключенная к генератору импульсных токов, и устройство для возбуждения волны Напряжения в нагружающем стержне в виде гибкой пластины, укрепленной в разрезной камере ij.

Наиболее .близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для динамических испытаний образцов материалов по методу разрезного стержня Гопкинсона, содержащая соосно расположенные нагружакшщй стержень и стержень-наковальню для крепления между ними образца, силовозбудитапь и устройство для возбуждения волны напряжения в погружающем стержне, В качестве устройства для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне использован ударник, разгоняемый силовозбудителем, которым служит взрывное устройство 2

Недостатками известных установок являются сложность конструкции, обусловленная применением в качестве силовозбудителя специальных импульсных устройств (взрьгоных , разрядных и т.п.), низкая точность испытаний из-за возбуждения в нагружа- , емом-стержне изгибных колебаний, вызванных ударным взаимодействием устройства для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне с его концом.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что в установке доя динамических испытаний образцов материалов по методу разрезного Гопкинсона, содержащей соосно расположенные -.нагружающий: стержень и стержень-наковальню для крепления между ними образца, силовозбудитель и устройство для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне, устройство для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне выполнено в виде жесткой рамы, образованной параллельно расположенными траверсами и соединяющими их колоннами, и разрывного элемента, соединяющего силовозбудитель, представляющий собой установленный на одной из траверс механизм растяжения, с концом нагружающего стержня, а на другом конце нагружающего стержня выполнен упор, опертьй на другую траверсу,

В случае испытания образца на растяжение нагружающий стержень выполнен полым, а стержень-наковальня расположен внутри нагружающего стержня..

Упрощение конструкции достигается за счет применения силовозбудителя, представляющего собой механиз растяжения, в качестве которого может быть использован привод любой разрывной машины. Благодаря использованию в качестве накопителя энергии упругой энергии растягиваемого нагружающего стержня исключается возникновение в нем изгибных колебаний, что повьппает точность испы- таний на установке.

На фиг. 1 приведена схема установки для динамических испытаний . образцов материалов на сжатие; на фиг. 2 - то же, на растяжение.

Установка содержит соосно расположённые нагружающий стержень 1 и стержень-наковальню 2 для крепления между ними образца 3, устройство ,для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне 1, вьшолненное в виде жесткой рамы,, образованной параллельно расположенными траверсами 4 и 5 и соединяющими их колоннами 6, и разрывного элемента 7, соединяющего силовозбуди- тель 8, представляющий собой механизм растяжения, установленньй на траверсе 5 с концом нагружающего стержня i. На другом конце нагружающего стержня 1 выполнейг упор 9, опертьй на траверсу 4 рамы, Соедикение силовозбудителя 8 с концом нагружающего стержня 1 при помощи разрывного элемента 7 осуществлено с помощью резьбовых захватов 10 и 11, В случае испытания образца на растяжение (фиг. 2) нагружающий стержень 1 выполнен полым, а стержень-наковальня 2 расположен внутри нагружакнцего стержня 1, Регистрация подающей, прошедшей и отраженной волн напряжения осуществляется тензопреобразователями (не показаны). Установка работает следующим об- разом. Образец 3 из исследуемого матери ала устанавливается между нагружающим стержнем 1 и стержнем-наковаль ней 2. Затем производится закрепление разрывного элемента 7 в захва- так 10 и 11 силовозбудителя 8 и нагружающего стержня 1.С помощью сил возбудителя 8 через разрьшной элемент 7 с концентратором напряжения растягивают нагружающий стержень 1, которьй запасает при этом упругую энергию. Растяжение нагружающего стержня 1 обеспечивается за счет жесткости устройства для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне 1, выполненного в виде рамы с параллельно расположенными травер сами 4 и 5 и соединяющими их колоннами 6, а также благодаря наличию на конце нагружающего стержня 1 упора 9, опертого на траверсу 4. При разрушении разрьшного элемента 7 fe нагружающем стержне 1 возник-ает плоская волна сжатия, которая, достигнув противоположного конца нагружающего стержня 1, нагружает образец динамической нагрузкой за счет инерционности стержня-наковальни 2. Параметры импульса нагружения регистрируются с помощью тензопреобразователей, наклеенных на нагружающий стержень 1 и стержень-наковальню 2. Использование изобретения позволяет проводить динамические испытания образцов материалов, используя сравнительно простые механизмы нагружения, например стандартные разрывные машины, и отстроиться от помех , вызванных изгибными колебаниями нагружающего стержня. .

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ по методу разрезного стержня Гопкинсона содержащая соосно расположенные нагружающий стержень и стержень - наковальню для крепления между ними образца, силовозбудитель и устройство для возбужёдния волны напряжения в нагружающем стержне, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности испытаний, устройство для возбуждения волны напряжения в нагружающем стержне выполнено в виде жесткой рамы, образованной параллельно , расположенными траверсами и соединяйхцими их колоннами, и разрьшного элемента, соединяющего силовозбудитель, представляющий собой установленный на одной из траверс механизм растяжения, с концом нагружающего стержня, а на другом конце нагружающего стержня выполнен упор, опертый на другую траверсу рамы. 2. Установка по п. 1, отли(Л чающаяся тем, что в случае испытания образца на растяжение ; нагружающий стержень выполнен полым, а стержень-наковальня расположен внутри нагружающего стержня.