Способ определения прочности материала на срез Советский патент 1992 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения их прочности на срез.

Известен образец для оценки прочности материалов, имеющий рабочую часть и две уширенные части по ее концам.

Однако данный образец может быть использован для оценки прочности материалов только при чистом растяжении,

Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытаний мтаериалов на срез, выполненный в форме призмы, от противоположных узких граней которой в двух сечениях выполнены прорези, проходящие до середины широких граней.

Недостаток данного образца заключается втом, что касательные напряжения по

длине рабочего сечения, находящегося между краями прорезей, распределены не равномерно (больше номинальной величины - у краев прорезей и меньше номинальной величины - в центральной части рабочего сечания), что приводит к не;: JB- нопрочности сечения по его длине и снижает точность определения прочности материалов, особенно хрупких, в наибольшей степени подверженных концентрации напряжений (их разрушение будет происходить также неравномерно - сначала в зонах концентрации у краев прорезей, а затем з остальном сечении).

Целью изобретения является повышение точности путем устранения погрешностей, связанных с неравномерностью

,Х|

4

«,а

распределения касательных напряжений по длине рабочего сечения при исключении разброса, связанного с использованием нескольких образцов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения прочности материала на срез, заключающемуся в том, что призматический образец, имеющий две захватные части и центральную рабочую часть, расположенную между плоскостями выполненных от противоположных граней перпендикулярно им до середины смежных граней двух прорезей, нагружают растягивающими силами, действующими в плоскости рабочего сечения, расположенного ме.цу кралм:.- прорезей, до разрушения, по которому определяют прочность, нагруже- ние осуществляют в два этапа, на первом из которых замеряют распределение касательных напряжений по длине рабочего сечения, после первого этапа нагружения разгружают образец, осуществляют послойную выборку материала рабочей части пропорционально ординатам эпюры касательных напряжений в рабочем сечении с четным числом слоев выборки так, что направления выборки четных и нечетных слоев взаимно противоположны, s нагружение образца до его разрушения по рабочему сечению осуществляют на втором этапе.

На фиг. 1 изображен образец; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - график изменения касательных напряжений по длине рабочего сечения.

Образец включает рабочее сечение, расположенное между краями прорезей 1 и 2, выполненных от противоположных граней 3 и 4 перпендикулярно им до середины смежных с ними граней 5 и 6. Рабочее сечение имеет переменную по длине толщину, которая принята пропорциональной ординатам эпюры касательных напряжений в рабочем сечении.

Испытания образца проводят его растяжением путем приложения осевых сил Р до разрушения образца по рабочему сечению. По зафиксированной величине разрушающей нагрузки определяют прочность материала на срез по формуле

f - РазР Fp.c. где Fp.c. - площадь рабочего сечения.

Нагружение образца в два этапа с замером на первом из них распределения касательных напряжений по длине рабочего сечения, выборка материала пропорционально эпюре касательных напряжений и нагружение образца до разрушения на втором этапе повышают точность оценки прочности материала на срез за счет устранения погрешностей, связанных с неравномерностью распределения напряжений по длине рабочего сечения. Выполнение операций

замера распределения напряжений и последующего нагружения до разрушения одного и того же образца исключает погрешности, связанные при использовании нескольких образцов-двойников с неизбежными отклонениями в пределах допусков в конструктивном исполнении образцов-двойников, что также повышает точность оценки прочности материала. Обеспечению последнего эффекта служит также и признак послойной выборки

материала рабочей зоны с четным числом слоев выборки и противоположным направлением выборки четных и нечетных слоев, так как при этом на каждом последующем этапе выборки устраняются поверхностные

напряжения в рабочей зоне образца, являющиеся следствием механической обработки поверхности на предыдущем этапе.

Пример. Дана эпюра касательных напряжений по длине рабочего сечения

(lp.c.5 см), представляющая собой параболу, которая определена зависимостью

г 10+1,2 х2 (-Н-)

мм

где-2,5 х 2,5 Требуется подобрать профиль рабочего

сечения, обеспечивающий равномерное

распределение касательных напряжений по

его длине.

Касательные напряжения в крайних точ- ках сечения

Гмакс Ю+ 1,2-2,,5мм

Толщина образца в крайних точках оп- ределяется из условия

бкр 1 17,5

10

1,75 см

Из условия симметрии профиля рабочего сечения стрелка параболической поверхности рабочего сечения составит 0,375 см, откуда уравнение, определяющее глубину выборки материала от поверхности широких граней (с учетом того, что при х 12,5, ), примет вид

у (х)0,375-0,06х2 при-2,5 х 2,5

Использование изобретения позволяет повысить точность определения прочности материалов на срез.

Формула изобретения

Способ определения прочности материала на срез, заключающийся в том, что призматический образец, имеющий две захватные части и центральную рабочую часть, образованную двумя прорезями, выполненными от противоположных граней перпендикулярно им до серединной плоскости образца, нагружают осевыми растягивающими силами до разрушения, по которому определяют прочность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем устранения погрешностей, связанных с неравномерностью распределения касательных напряжений по длине рабочего сечения при исключении разброса, связанного с использованием нескольких образцов, нагружейие осуществляют в

0

два этапа, на первом из которых замеряют распределение касательных напряжений по длине рабочего сечения, после первого этапа нагружения разгружают образец, осуще- ствляют послойную выборку материала рабочей части пропорционально ординатам эпюры касательных напряжений в рабочем сечении с четным числом слоев выборки так, что направления выборки четных и нечетных слоев взаимно противоположны, а на- гружение образца до его разрушения осуществляют на втором этапе.

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения их прочности на срез. Целью изобретения является повышение точности путем устранения погрешностей, связанных с неравномерностью распределения касательных напряжений по длине рабочего сечения при исключении разброса, связанного с использованием нескольких образцов. Призматический образец, имеющий рабочее сечение, расположенное между краями прорезей 1 и 2, выполненных от противоположных граней 3 и 4 перпендикулярно им до середины смежных с ними граней, нагружают растягивающими силами в два этапа, на первом из которых замеряют распределение касательных напряжений по длине рабочего сечения. После первого этапа нагружения разгружают образец, осуществляют послойную выборку материала рабочей части пропорционально ординатам эпюры касательных напряжений в рабочем сечении с четным числом слоев выборки так, что направления выборки четных и нечетных слоев взаимно противоложны, а нагру- жение образца до его разрушения по рабочему сечению осуществляют на втором этапе. 3 ил. (Л С

5

t

tfo/rrlS

}Л

Фиг.1

Ч

Фиг.2

At

-макс.