Устройство для определения механических характеристик твердых материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к испыта-- тельной технике, а именно к устройст вам для определения механических характеристик твердых материалов.

Цель изобретения - повьшшние точности путем обеспечения д€ ,формирова ния образца при постоянной температуре с заданной скоростью деформирования

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит опорные платформы , на обращенных друг к другу поверхностях которых установлены зах ваты 2, предназначенные для крепле- Ш1Я концов испытуемого образца 3, Концентрично оси з ахватов 2 установлен силовозбудитель, выполненный в виде полого цилиндра 4, торцы которого жестко закреплены на платформах 1 . При этом отношение длишэ 1 цилиндра к его диаметру d выбирают в пределах 1/d 10-20. На внешней поверхности цилиндра 4 размещен нагреватель, выполненный в виде спирали 5, а в сотенке цилиндра 4 размещена термопара 6, электрически связанная с блоком 7 управления температурой. Коаксиально цилиндру 4 внутри последнего установлен тепловой экран, выполненный в виде второго полого цилиндра 8, предназначенного для циркуляции хладагента. При этом один торец цилиндра 8 жестко закреплен на платформе 1, а между другим торцом цилиндра 8 и второй платформой

1образован воздушщш зазор. На внеш ней поверхности платформ 1 выполнены кольцевые проточки 9, таклсе предназначенные для циркуляции хладагента, глубина которых равна половине толщины платформы 1. Между захватами

2установлен датчик 10 деформации.

Устройство работает следующим образом.

При испытании образца 3 постоянной скоростью деформирования цилидцр 4 выполняют из материала с постоянным коэффициентом теплового расширения в интервале температур 0-300 С, например, из стали 3x13. Образец 3 жестко закрепляют в захватах 2 последовательно с динамометром 11 и нагревают цилиндр 4 при помощи спирали 5, увеличивая его температуру линейно во времени до 300 С с помощью блока 7 управления. Температуру нагрева цилиндра 4 контролируют при

50535 .

помощи термопары 6. При этом происходит деформирование образца 3 с постоянной скоростью, что обеспечивает- f- ся постоянной величиной термического расширения материшта цилиндра 4 в указанном интервале температур. В полый цилиндр 8 и проточки 9 подают : шадагент. При этом количество тепла 10 Qj передаваемое платформами 1 в единицу времени определяется выражением

д п -v -А- к Ч

д V

и л

15 где К - коэффициент теплопроводности материапа опорных платформ 1 j Т перепад температур между цилиндром 4 и центром платформы 1 ;

20 X - расстояние между торцом цилиндра 4 и центром платформы

S - сечение платформы 1 в месте

вынолнения проточки 9,

25 Поскольку Т, X и К не зависят от прохождения проточек 9 относительно второго цилиндра 8, то величина др определяется: только сечением S платформ 1, При этом величина S будет

30 минимальной при расположении проточек 9 напротив торцов цилиндра .8. При глубине проточек 9 меньше половины толш,ины платформ 1 эффект теплозащиты будет недостаточным, при глу35 бине проточек 9 больше половины тол- шдны платформ 1 уменьшается жесткость последних. Таким образом, наличие проточек 9 и теплового экрана обеспечивает защиту образца 3 от наг40 рева как через платформы 1, так и непосредственно от нагревателя воздушным потоком.

При помощи динамометра 1 и датчика 10 деформации в процессе деформи45 рования определяется величина деформации L и напряжения cf образца 3 и строится деформационная кривая, по которой определяют механические свойства материала образца 3,

50 При проведении программированного деформирования в условиях, когда скорость деформирования образца во времени осуществляется по определенному закону, цилиндр 4 выполняют из мате55 риала, коэффициент линейного расширения которого не является постоянным при изменении температуры. Для этого осуш,ествляют обратную связь (не показана) между датчиком lO деформации и

нагревателем. При этом соотношение 1/d 10-20 (для стандартных образцов с рабочей длиной 20-30 мм) справедливо для любых материалов. Увеличение указанного соотношения приводит к неравномерности прогрева цилиндра 4 и уменьшению его жесткости, а при уменьшении указанного соотношения деформация цилиндра 4 в указанном интервале температур недостаточна для построения деформационной криво

Формула

изо

р е т е н и я

1. Устройство для определения механических характеристик твердых материалов, содержащее опорные платформы с закрепленными на обращенных одна к другой поверхностях захвата- ми испытуемого образца,- силовозбуди- тель, выполненный в виде полого цилиндра, торцы которого жестко закреплены на платформах концентрично оси захватов, и нагреватель, пред- назначенный для нагрева цилиндра.

20 25

350535

отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения деформирования образца при постоянной температуре с заданной скоростью, устройство снабжено размещенным в полости цилиндра соос- но ему цилиндрическим экраном с двойными стенками, установленным с зазо- 10 ром относительно одной платформы и жестко закрепленным на другой, на обращенных в противоположные стороны поверхностях платформ напротив цилиндрического экрана выполнены соос- 15 Hbie ему кольцевые проточки глубиной, равной половине толщины платформ, а отношение длины цилиндра к его диаметру выбрано из соотношения 10 1/d 20.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения постоянной скорости деформирования образца, цилиндр выполнен из материала с постоянным коэффициентом теплового расширения.

Редактор Л.Гратилло

Составитель М.Матюшин

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

5276/42

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к испытательной технике. Цепь изобретения - повьшение точности путем обеспечения деформирования образца при постоянной температуре с заданной скоростью деформирования. Устройство содержит опорные платформы, на обращенных друг к другу поверхностях которых закреплены захваты для образца, а концентрично захватам установлены цилиндрический экран, предназначенный для циркуляции хладагента, и полый цилиндр с нагревателем на его внешней поверхности. При этом отношение длины 1 цилиндра к его диа-. метру d выбрано из соотношения 104l/d 20. Цилиндр жестко связан с платформами. Напротив экрана выполнены соосные ему кольцевые выточки, предназначенные для циркуляции хладагента, глубина которых равна половине толщины платформ. Экран закреплен на одной платформе с зазором относительно другой. Для деформирования образца с постоянной скоростью выполняют цилиндр из материала с постоянным коэффициентом теплового расширения, например в интервале температур О - из стали 3X13. При проведении программированного деформирования с заданной скоростью цилиндр выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого не является постоянным при изменении . температуры, при этом измеряют деформацию образца и осуществляют обратную связь между датчиком деформаций и нагревателем. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л со СП о ел 00 сд