Способ нагружения трубчатого образца с внешними утолщениями стенки на его краях Советский патент 1991 года по МПК G01N3/12 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов типа керамики, ситалла и др

Цель изобретения повышение точности при испытании образцов хрупких неметаллических материалов путем уменьшения концентраций изгибающих напряжений в зонах приложения растягивающего усилия На чертеже представлено устройство для реализации способа

Устройство содержит эластичные кольцевые камеры 1, заполненные водой. Эластичная стенка каждой камеры 1 закреплена на оправке 2 и соединена трубопроводом 3 с камерой 4 нагружающего гидроцилиндра 5. Шток 6 нагружающего гидроцилиндра 5 и его корпус предназначены для взаимодействия с нагружающими элементами испытательной машины пресса опорами (не показаны). Устройство также содержит жесткий корпус 7, в котором выполнены соосные отверстия 8 для размещения трубчатого образца 9 Кольцевые камеры 1 установлены в корпусе 7 соосно с отверстиями 8 Вставки 10 вь олнены из двух симметричных пластин с юлукольцевы- ми вырезами и предназначены для ограничения деформирования (перемещения) эластичной стенки камеры 1 в осевом направлении, противоположном направлению растяжения образца 9.

Для нагружения образца 9 внутренним давлением устройство снабжено цилиндрической эластичной камерой 11. Камера 11 заполнена, как и камеры 1, водой и соединена с ними при помощи трубопроводов 3. Соединение камер 1 и 11 обеспечивает получение близких по значению давлений на

СЬ ON 00 Ч О СЛ

наружной и внутренней поверхностях образца 9. Это особенно важно для зон гал- тельных переходов образца 9, поскольку такая система нагружения практически исключает появление в этих зонах изгибающих напряжений опасных величин (для керамических материалов). Толщина стенок эластичных амер 1 выбирается больше размера максимально допустимого зазора между образцом 9 (его захватной частью) и стенками отверстий 8, а для эластичных камер 11 больше размера зазора между выступающими частями крышек 12 и внутренней боковой поверхностью образца 9. Такая толщина исключает выдавливание эластичной стенки в зазоры при нагружении образца 9. Камеры 1 и 11 изготовлены из резины марки Наирит толщиной 0,9 мм, что превышает полтора размера зазора. Вместо резины могут быть использованы высокоэластичные каучуки марки СКД или СКИ.

Для удобства сборки корпус 7 устройства снабжен крышками 12. Выступающая часть одной из крышек 12 служит оправкой для крепления цилиндрической эластичной камеры 11. Расстояние I между выступающими частями крышек 12, равное длине цилиндрической камеры 11. определено выражением I (0,9-1,1)h. где h - расстояние между утолщениями образца 9. Так, при I 0,9h в захватной части в процессе нагружения образца 9 возникают изгибающие напряжения опасных величин. Причем зона максимальной концентрации этих напряжений расположена на уровне кромок выступающих частей крышек 12. При I 1,1h зона концентрации изгибающих напряжений опасных величин располагается на уровне вставок 10 (I 1,0h).

Величина усилия, нагружающего образец 9, опоеделяется по давлению в гидросистеме. Для этого камера 4 нагружающего гидроцилиндра 5 соединена с манометром 13, на чувствительный элемент которого - трубку Бурдона, наклеены тензорезисто- ры, соединенные по полумостовой схеме. Выход схемы через согласующий усилитель подключен к входу цифрового вольтметра (не показаны).

Для измерения параметров и управления испытаниями устройство снабжено датчиками измерения деформаций {не показаны), щупы 14 которых установлены на рабочем участке образца 9. Датчики соеди нены с вторичной аппаратурой - тензостан- цией типа 8АНЧ, выход которой подключен к регистрирующему прибору, а также к цифропечатающему устройству ЦПУ (не показано).

Между крышками 12 и корпусом 7 имеются прокладки 15, суммарную толщину которых выбирают с учетом максимального предполагаемого удлинения образца 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Г идроцилиндр 5 размещают между опорами установки. В устройстве в отверстиях

8 устанавливают по скользящей посадке трубчатый образец 9, изготовленный из материала на основе карбида бора. Размещают в гнездах корпуса 7 вставки 10. Опускают на корпус 7 крышку 12. При этом выступающую часть крышки устанавливают во внутренней полости образца 9 по скользящей посадке. Жестко скрепляют корпус 7 и крышки 12. Подают в гидросистему давление, прикладывая сжимающее усилие к

штоку 6 и корпусу нагружающего гидроцилиндра 5, и фиксируют величину этого усилия. При этом эластичные стенки камер 1 обжимают галтели образца 9 и, опираясь на головки образца 9 и жестко закрепленные в

корпусе 7 вставки 10, выталкивают каждую захватную часть образца 9 из устройства, прикладывая, таким образом, к образцу 9 растягивающее усилие и одновременно центрируя его в отверстиях 8. Кроме того.

эластичные стенки камеры 11, опираясь на внутреннюю поверхность трубчатого образца 9, подвергают его нагружению внутренним давлением. При этом галтели образца 9 подвеогаются воздействию сжимающего

равномерно распределенного по поверхности галтели давления. Разрушение образца 9 сопровождается естественным сбросом давления в камерах 1 и 11. В процессе нагружения осуществляется регистрация продольной и поперечной деформации образца 9, величин прикладываемой осевой нагрузки и внутреннего давления,

Эластичные стенки кольцевых камер опираются на боковые поверхности галтелей и головок образца, что позволяет одновременно приложить к образцу растягивающее усилие и центрировать образец. Размещение во внутренней полости трубча- того образца дополнительной эластичной камеры, которая, как и кольцевые камеры соединена с нагружающим гидроцилиндром, практически исключает разрушение образца в зоне галтельных переходов, но позволяет получить корректные результаты при испытании на внутреннее давление с растяжением. При этом обеспечивается однородность напряженно-деформированного состояния как по длине, так и по толщине рабочего участка образца.

Формула изобретения Способ нагружения трубчатого образца с внешними утолщениями стенки на его краях путем приложения гидростатического давления на его внутреннюю поверхность и приложения растягивающего усилия к утолщениям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при испытании образцов хрупких неметаллических материалов с галтельными переходами к утолщениям, приложение гидростатического давления осуществляют к поверхности, равноудаленной от концов образца, длину I

этой поверхности выбирают из условия

l(0,9-1-1)h

где h - расстояние между утолщениями, а растягивающее усилие прикладывают к галтельным переходам,

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов. Целью изобретения является повышение точности при испытании образцов хрупких материалов путем уменьшения концентраций изгибающих напряжений в зоне приложения растягивающего усилия при испытаниях трубчатых образцов с внешними утолщениями стенки на его краях с галтельными переходами к этим утолщениям. Гидростатическое давление прикладывают к внутренней поверхности образца, равноудаленной от его концов, длину L этой поверхности выбирают из условия L = (0,9 - 1,1)H, где H - расстояние между утолщениями. Растягивающее усилие прикладывают к галтельным переходам. 1 ил.

13