Образец для создания напряженно-деформированного состояния элементов конструкций Советский патент 1992 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области испытаний элементов конструкций и может быть использовано для определения их прочности при совместном действии нормальных и касательных напряжений.

Известен образец для создания напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, выполненный в форме призмы с двусторонними криволинейными надрезами постоянной глубины, расположенными на противоположных гранях (см. авт.св. № 1647342, кл. G 01 N 3/00, 1988).

Недостаток данного образца заключается втом, что вследствие переменности по ширине образца прочности материала рабочего сечения (за счет изменения отношения т/о и площади элементарных отрезков рабочего сечения (-:- const), при нагружеCJ X

нии образца растягивающими силами появляется изгибающий момент, действующий в плоскости образца, что приводит к снижению точности испытаний.

Целью изобретения является повышение точности испытаний.

Для достижения цели, согласно изобретению, надрезы выполняют переменной глубины t по поверхности образца, изменение которой соответствует формуле:

xj XI

XI

ы

,М- (А-С.

Ах COS Go

(1)

где АО f.оЈ + К2 г1;

Ах ГнЙтЈ

Со (Л- 2to) - толщина образца в рабочем сечении при х 0;

Оо, о Углы между касательными к линиям осей надрезов в точках с координатами х О и х, и плоскостью, перпендикулярной ребру образца;

Д - толщина образца вне надрезов;

K Ro/Rr- коэффициент отношения пределов прочности материала соответст- венно при растяжении-сжатии и срезе;

т, о- касательное и нормальное напряжения в производьной точке осей надрезов;

х - координата образца, меняющаяся в плоскости его рабочего сечения перпендикулярно узкой грани образца.

Соблюдение условия (1) позволяет иск- лючить изгиб в плоскости образца за счет обеспечения равномерности деформирования и разрушения материала в рабочем сечении.

На фиг. 1 дан образец; на фиг. 2 - сече- ние А-А; на фиг. 3 - график изменения отношения г/о; на фиг. 4 - график изменения глубины надрезов по ширине образца.

Образец включает два одинаковых параллельных криволинейных надреза 1, 2, выполненных на противоположных широких гранях 3. 4 наклонно к ребру 5. Глубина t(x) надрезов 1, 2 является переменной величиной и подобрана по условию (1). Кроме того, площадь сечения образца по надрезам 1, 2 меньше площади поперечного сечения образца.

При испытании образец нагружают растягивающими силами Р, которые прикладывают к захватным, частям б, 7, до разрушения по криволинейному сечению с надрезами 1, 2. По величине разрушающей нагрузки и известным геометрическим параметрам образца определяют прочность материала при заданной функции распре- деления по сечению нормальных и касательных напряжений (фиг. 3).

Зависимость (1) получена следующим образом.

Равные условия деформирования и разрушения материала по ширине образца (по координате х) обеспечиваются при выполнении следующего условия:

dPpasp-.o dPpa3p..x,, (2)

т.е. при равенстве элементарных составляющих разрушающего усилия Рразр. на любом участке dx ширины b образца (при Оёх Ь).

Поскольку dPpaap. Опр dFrf (где Ohp - приведенное напряжение, учитывающее составляющие в произвольной точке осей надрезов), dF - площадь наклонного

сечения на длине d(x), d F« С - (где

COS (Jr

С - толщина в рабочем сечении), то условие (2) примет вид

Со СГпр,о COS «х Сх Опр.х COS Ob (3)

Общая запись для Опр по теориям наибольших касательных напряжений и наибольшей энергии формоизменения имеет вид:

Ohp

Vo2 + K2,r2 ,

(4)

Rr

где отношение пределов прочности

W

материала при срезе (сдвиге) и растяжении- сжатии (см. Беляев Н.М., Сопротивление материалов, 1962). Из (4) получаем

Опр

,о АО if ей + К2 т

ffnp.x Ax /Ox+K2Tx

Учитывая также, что

Сх A 2tx и С0 A-2t0

(где А- толщина образца) и подставляя (5) и (6) в (3), получим (A- 2tx) Axcos Oo (A- 2t0)

AoCOS Ox(7).

Решая (7) относительно t, окончательно получим условие (2).

Формула изобретения Образец для создания напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, выполненный в форме призмы с двусторонними криволинейными надрезами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, надрезы выполняют переменной глубины t по поверхности образца, изменение которой соответствует формуле

t(x)l(A-Cc

АО . COS «х Ах COS «о

АО + К2 тЈ ;

Ах Jox+ К2 &

где Со (A- 2t0) - толщина образца в рабочем сечении при х 0;

Ob, ctx - углы между касательными к линиям осей надрезов в точках с координэ

тамих 0ихи плоскостью, перпендикуляр-г,а - касательное и нормальное наной ребру образца;пряжения в произвольной точке осей надД - толщина образца вне надрезов;резов;

K Rcr/Rr - коэффициент отношениях - координата образца, меняющаяся

пределов прочности материала соответст-5 в плоскости его рабочего сечения, перпейвенно при растяжении-сжатии и срезе;дикулярно узкой грани образца.

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является повышение точности испытаний. Поставленная цель достигается тем, что в образце для создания напряженно-деформированного состояния элементов конструкций, выполненном в виде призмы с двусторонними криволинейными надрезами, надрезы выполняются переменной глубины t по поверхности образца, изменение которой соответствует формуле Кх)1( 2 COS О COS OQ ), гдеАо /Оо Ах V 0х + К2 TX ; Со (А - 2 to)- толщина образца в рабочем сечении при х 0;оъ, смуглы между касательными к линиям осей надрезов в точках с координатами х 0 и х, и плоскостыо.перпендикулярной ребру образца; Д- толщина образца вне надрезов; RG К - коэффициент отношения пределов прочности материала соответственно при растяжении - сжатии и срезе; г,а- касательное и нормальное напряжения в произвольной точке осей надрезов; х - координата образца, меняющаяся в плоскости его рабочего сечения, перпендикулярно узкой грани образца. 4 ил. (Л