Установка для испытания на прочность образцов материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N3/10 

новки снабжен аккумулятором энергии в виде пружины 15, соединяющей корпус соответствующего ГГЦ 7-10 с рамой 6, и установлен на раме 6 с возможностью осевого перемещения. Поршни ГЦ 7-10 размещены на общем штоке 12. При перемещении штока 12 под . действием привода 13 на всех ГЦ 7-10 накапливается упругая энергия, пропорциональная жесткости и длине пружин 15. На стадии разрушения образца 5 накопленная энергия передается на силовозбудители 2 и 3, передающие

усилия на образец 5 путем перемещения ГЦ 7-10 упругой энергией пружин 15. Происходит энергообмен между нагружающей системой и образцом 5, который влияет на характер разрушения образца 5. Шток 12 перемещается либо под действием винта 22 винтового пресса, либо под действием ГЦ 23. Это определяет независимое или взаимосвязанное силовое взаимодействие по различным осям нагружения при разрушении образца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к установкам для испытаний образцов на прочность при различных режимах нагружения. Цель - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца. Для этого каждьй гидроцилиндр (ГЦ) 7-10 уста(Л

Изобретение относится к технике (Испытания материалов, в частности к установкам для испытаний образцов на прочность при различных режимах нагружения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца, а также исследование энергообмена при независимом и взаимосвязанном силовом взаимодействии по различным осям нагружения. На чертеже показана установка 1для испытания на прочность образцов (материалов. Установка содержит станину 1, зак репленные на ней гидравлические силовозбудители 2 и 3 с захватами 4 для образца 5, раму 6 с размещенными на ней гидроцилиндрами 7-10, корпуса которых установлены с возможност осевого перемещения, подпоршневые полости сообщены с рабочими полостя ми силовозбудител ей 2 и 3, а поршни 11 соединены общим штоком 12, привод 13 перемещения, связанньй посредств кривошипно-шатунного механизма 14 с штоком 12, аккумуляторы энергии по числу гидроцилиндров 7-10, выполнен ные в виде пружин 15, каждая из кот рых одним концом соединена посредст вом гайки 16 и упора 17с корпусом соответствующего гидроцилиндра 7-10 а вторым концом - с рамой 6 через опорное кольцо 18, винтовой пресс, состоящий из неподвижной траверсы 19 и съемной траверсы 20, гайки 21, кинематически соединенной с приводом 13, и винта 22, соединенного с одним из концов штока 12, и силовой гйдроцилиндр 23, поршень которого соединен с вторым концом штока 12. Силовой гидроцилиндр 23 приводится в действие насосной станцией 24, соединенной посредством муфты 25 с приводом 13. Схема сборки установки при других видах напряженных состояний -отличается количеством пар гидроцилиндр силовозбудитель и схемой расположения силовозбудителей. При испытаниях при объемном напряженном состоянии устанавливают шесть пар гидроцилиндр - силовозбудитель, силовозбудители. размещают по трем взаимно перпевдикулярным направлениям. При испытаниях на изгиб с осевой нагрузкой два силовозбудителя устанавливают по продольной оси образца, остальные - перпендикулярно оси образца. Установка.работает следующим образом. Для испытаний в режиме независимого силового взаимодействия устйновку собирают по показанной схеме. Муфта 25 разъединена, гайка 21 кинематически соединена с приводом 13. Включают привод 13, винт 22 винтового пресса перемещает шток 12 вниз по чертежу. При перемещении штока 12 в рабочих полостях гидроцилиндров. 7-10 возникает давление рабочей

3

жидкости, создающее на образце 5 усилия от силовозбудителей 2 (сжимающее) и от силовозбудителей 3 (ра тягивающее). Знак нагрузки зависит схемы соединения силовозбудителей двухстороннего действия с гидросистемой. Повышение давления в подпоршневых полостях вследствие реакции образца 5 на усилия со стороны силовозбудителей приводит к перемещению цилиндров 7-10 в направлении перемещения штока 12 и сжатию пружин 15 аккумуляторов энергии. Вследствие различной жесткости пружин 15 и их различной длины равные перемещения поршней 11 гидроцилиндров 7-10 создают различные величины давлений в рабочих полостях гидроцилиндров 7-10. Для изображенного случая пружины 15, размещенные на цилиндрах 7 и 8, имеют большую жесткость и меньшую длину, чем пружины 15 на цилиндрах 9 и 10. Вследствие этого нагружение образца 5 происходит при превышении сжимающих нагрузок от силовозбудителей 2 над растягивающими нагрузками от силовозбудителей 3. Различны и количества энергий, запасаемых на сжимающем и растягивающем направлениях, а именно на сжимакдцем направлении количество запасенной энергии вьше, чем на растягивающем. При разрушении образца 5 по одному из направлений, например по оси растяжения (вследствие слоистости образца или более низкой прочности его на разрьш, что характерно для горных пород) поршни силовозбудителей 3 смещаются в направлении образца 5, а гидроцилиндры 9 и 10 под действием пружин 15 смещаются вверх (по чертежу), причем скорость смещения растягивающих захватов 4 определяется энергией и характеристикой расхода энергии, накопленной на пружинах 15 гидроцилиндров 9 и 10. При разрушении образца 5 на части отрывом усилие сжатия на нем не изменяется, поскольку не изменяется положение винта 22 и соединенного с ним штока 12 с поршнями 11. Однако величина энергии, реализованной при растяжении, влияет на характер разрушения образца 5, т.е. на количество частей разделенного образца, их относительные перемещения, на нагрев частей образца, величину

69U01

пластической деформации частей образца и т.п. Продолжение работы винтового пресса приводит к дальнейшему росту осевого усилия сжатия

5 вплоть до полного разрушения образца 5, при котором реализуется энергия, накопленная на пружинах 15 гидроцилиндров 7 и 8. Соотношения усилий могут подбираться так, что

10 разрушение по обеим осям произойдет одновременно, но при этом энер- . гия разрушения по одной оси по-прежнему не влияет на величину и характер реализацией энергии по другой

15 оси. Из серии опытов с различными соотношениями усилий, энергий и путей их реализации исследуют энергообмен между нагружающей системой и образцом при независимом силовом

20 взаимодействии по различным осям нагружения.

Для испытания в режиме .взаимосвязанного силового взаимодействия включают муфту 25, разъединяют гай25 ку 21 и привод 13, удаляют траверсу 20. При включении привода 13 включается насосная станция 24, передающая рабочую среду под давлением в верхнюю часть силового гидроцилинд30 ра 23. В результате шток 12 вместе с винтом 22, гайкой 21 и поршнями 11 перемещается вниз (по чертежу). С этого момента работа установки не отличается от описанной, но с иным

35 эффектом реализации запасаемой энергии. Так, при разрушении образца 5, например, по той же оси растяжения энергия, накопленная на пружинах 15 гидроцилиндров 9 и 10, по-гфежнему

40 передается на силовозбудители 3,

уменьшается давление в рабочих полостях цилиндров 9 и 10 и увеличивается давление в цилиндрах 7 и 8 из-за ус, корения движения штока 12 под дейст45 вием давления в силовом цилиндре 23 при утрате части сопротивления движению штока 12. Это приводит к скачкообразному росту нагрузки и запаса энергии по оси сжатия и к разрушению

50 по этой оси. Таким образом, потеря образцом несущей способности по одной оси вызывает прирост нагрузки и энергии по другим осям и разрушение . идет при взаимосвязанном силовом

rj взаимодействии по различным осям нагружения.

Сравнение серий испытаний при независимом и взаимосвязанном силовом взаимодействии выявляет влияние вида взаимодействия на характер и баланс энергии при разрушении различных материалов при различных видах напряженных состояний. Для работы в режиме усталостного нагружения при взаимосвязанном силовом взаимодействии в силовой гидроцилиндр- 23 подают пульсирующее давление и работают в режиме рекупе рации под действием пружин 15. Поте ря несущей способности по одной оси вызывает прирост усилия по другим осям с переходом энергии на эти оси при разрушении образца. Для работы в режиме усталостного нагружения при независимом силовом взаимодействии муфту 25 выключ ют и используют кривошипно-шатунньш механизм 14, соединив его с винтом 22. При разрушении образца по одной оси нагружение его по остальным ося продолжается при прежнем уровне нагрузки и энергии, сообщаемой обра цу при окончательном разрушении, Наиболее удобными в эксплуатации являются тарельчатые пружины 15, по воляющие в-широких пределах регулир вать юс жесткость путем размещения .их пачками. Длина пружин регулирует ся положением гаек 16 на цилиндрах и положением опорных колец 18 на раме 6. Запас энергии в силовом гид роцилиндре 23 регулируется изменением его положения относительно рамы 6. Формула изобретения 1,Установка для испытания на прочность образцов материалов, содержащая стаНину, закрепленные на ней гидравлические силовозбудители с захватами для образца, раму с размещенными на ней гидроцилиндрами, подпоршневые полости которых сообщены с рабочими полостями соответствующих силовозбудителей, и привод перемещения поршней гидроцилиндров, отличагощаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения исследования энергообмена при разрушении образца, она снабжена аккумуляторами энергии по числу гидроцилиндров, выполненными в виде силовых пруткин с регулируемой жесткостью, каждая из которых одним концом соединена с корпусом соответствующего гидроцилиндра, а другим - с рамой, при этом гидроцилиндры установлены на раме последовательно с возможностью осевого перемещения, а их поршни связаны общим штоком, соединенным с приводом. 2.Установка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что, с целью исследования знергообмена при независимом и взаимосвязанном силовом взаимодействии по различным осям нагружения, она снабжена винтовым прессом, связывающим привод с одним концом штока, и силовым гидроцилиндром, соединенным с другим концом штока.