Устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей Советский патент 1992 года по МПК B32B3/12 

сп С

Изобретение относится к области авиационно-космической техники и может быть использовано для испытания на сдвиг образцов многослойных панелей. Целью изобретения является повышение точности испытаний. Это достигается тем, что устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей снабжают установленной на корпусе стойкой с пазом для размещения второго слоя образца, закрепленными на каретке двумя парами направляющих, одна из которых соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая - перпендикулярна к первой паре и взаимодействует с установочным узлом, выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шариковые опоры выполнены в виде прямолинейного сепаратора с шариками установленными с возможностью перемещения относительно каретки.5 ил.

Изобретение относится к авиационно- космической технике и может быть использовано для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей, используемых в конструкции планера орбитального самолета.

Известно устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей, выбранное авторами в качестве прототипа. Недостатками этого устройства является низкая точность испытаний, обусловленная следующими причинами: приложение нагрузки и замер деформации проводятся не непосредственно через несущие слои образца, а через промежуточные звенья, находящиеся под нагрузкой, а следовательно, за счет своих деформаций вносящих погрешности в результат испытаний, вследствие погрешностей выполнения образца и его жесткого к подвижным частям устройства (каретке и установочному узлу) происходит

их взаимный перекос, в связи с чем при приложении нагрузки в устройстве не реализуются условия чистого сдвига, при котором несущие слои образца сдвигаются параллельно друг относительно друга, причем перекос каретки вызывает неравномерное загружение шариковых опор каретки, что способствует возрастанию трения а шариковых опорах; крепление обоих несущих слоев образца к подвижным элементам устройства вызывает увеличение количества промежуточных элементов и, как следствие, способствует снижению точности проведения испытаний: выполнение шариковых опор неподвижными относительно каретки вызывает появление трения скольжения шариков по опорным поверхностям каретки

Цель изобретения - повышение точности испытаний образцов многослпйных па нелей.

V4 -Ч О О

-А

Ч)

Для достижения этой цели предложенное устройство для испытания на сдвиг образцов многослойных панелей снабжено корпусом с двумя парами направляющих, шариковыми опорами, установленной на корпусе кареткой, стойкой с пазом для размещения второго слоя образца, причем направляющие выполнены таким образом, что пара соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая - перпендикулярна к первой паре и взаимодействует с установочным узлом,выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шариковые опоры выполнены в виде прямолинейного сепаратора с шариками, установленными с возможностью перемещения относительно каретки. Причем количество шаров определяется зависимостью:

N

-0.25-( +16 U/du,)где Lk - длина продольных направляющих каретки;

diu - диаметр шариков, а расстояние до каждого шарика от края шариковой опоры определяется зависимостью:

(п -0,5)с1ш

где п - порядковый номер шарика в шариковой опоре, причем п меняется от 1 до N. Выполнение в каретке второй пары направляющих и размещение в них с возможностью перемещения установочного узла позволяет исключить передачу нагрузки, прикладываемой к образцу, на опоры каретки, что снижает трение в шариковых опорах и устраняет влияния деформаций элементов каретки на результат испытаний. Выполнение шариковых опор подвижными относительно каретки дает возможность исключить возникновение трения скольжения в шариковых опорах. Определение количества и расположения шариков в шариковых опорах по предлагаемым зависимостям, полученным аналитическим путем, позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузки от опрокидывающего момента по шарикам, что способствует снижению удельной нагрузки на каждый шарик и, как следствие, снижает трение в шариковых опорах. Распределение шариков по длине сепаратора, согласно приведенной зависимости, обеспечивает максимальное снижение погрешностей, вызываемых опрокидывающим моментом, так как именно такое их распределение позволяет компенсировать нагрузку от опрокидывающего момента, линейно распределенную подлине направляющих.

На фиг. 1-4 показано предлагаемое устройство; на фиг.5 - испытуемый образец.

Предлагаемое устройство для испытания образцов многослойных панелей содержит корпус 1 с продольными направляющими 2, установленную на нем с возможностью перемещения на шариковых опорах каретку 3, кроме того, корпус 1 снабжен жестко установленной стойкой 4, а ка0 ретка 3 снабжена двумя парами направляющих 5 и б, одна из которых 5 соответствует продольным направляющим 2 корпуса 1, а вторая 6 расположена перпендикулярно к первой паре направляющих 5 и

5 на ней размещен с возможностью перемещения установочный узел 7, представляющий собой вкладыш с пазом 8, обращенным- к стойке 4 корпуса 1 для размещения выступов 9 одного несущего слоя 10 образца, а

0 выступы 11 второго несущего слоя 12 образца размещены в пазу 13, выполненном на поверхности стойки 4 корпуса 1, обращенной к каретке 3. Для исключения перекосов при приложении сдвиговой нагрузки один

5 из несущих слоев 10 образца, закрепленный во вкладыше 7, снабжен направляющим элементом 14, выполненным, например, в виде канавки. Шариковые опоры каретки представляют собой прямоугольный сепа0 ратор 15, в отверстиях 16 которого размеще- ны шарики 17, распределяемые таким образом, чтобы происходило чередование шариков заданного диаметра, но выполненных по верхнему пределу поля допусков и

5 шариков того же-диаметра, но выполненных по нижнему пределу поля допуска. Для обеспечения проведения испытаний при комбинированном нагружении с одновременным воздействием сдвиговой нагрузки и

0 поперечной сжимающей (растягивающей) нагрузки на корпусе 1 установлен гид- ро(пневмо)нагружатель 18. Для проведения замеров перемещений несущего слоя 10 образца с вкладышем 7 по направляющим 6

5 на каретке 3 и самой каретки 3 по продольным направляющим 2 корпуса 1 соответственно на каретке 3 и на корпусе 1 установлены индикаторы 19 и 20. Для обеспечения жесткого крепления несущих слоев

0 10 и 12 в пазах 8 и 13 вкладыша 7 и стойки 4 в качестве винтовых прижимов использованы винты соответственно 21 и 22.

Образец панели выполнен в виде многослойного бруса, два наружного слоя ко5 торого являются несущими слоями 10 и 12, а между ними расположен слой заполнителя 23. Каждый из несущих слоев 10 и 12 с двух противоположных сторон снабжен продольными прямоугольными выступами 9 и 11.

Образец с помощью этого устройства испытывают следующим образом В устройстве испытывается один образец. Несущий слой 10 с помощью винтов 21 жестко закрепляется во вкладыше 7, при этом прямоугольные выступы 9 этого несущего слол 10 размещают в соответствующих углублениях паза 8, вкладыша 7, Устанавливают вкладыш 7 в направляющие 6 на каретке 3 так, чтобы при этом прямоугольные выступы 11 второго несущего слоя 12 были размещены в соответствующих углублениях паза 13 на стойке 4 корпуса 1. Несущий слой 12 образца жестко связан закрепляется на стойке 4 с помощью винтов 22. Размещают устройство на одной из плит пресса.

В случае испытания на чистый сдвиг воздействуют второй плитой пресса через направляющий элемент 14, обеспечивающий приложение нагрузки строго по центру на несущий слой 10 образца. При этом несущий слой 10 образца вместе с вкладышем 7 перемещается по направляющим 6 каретки 3, нагружая слои заполнителя 23 сдвигом. Перемещение несущего слоя 10 происходит параллельно несущему слою 12. При этом нормальных усилий о слое заполнителя 23 не возникает, так как несущий слой 10 свободно перемещается с кареткой 3 по продольным направляющим 2 корпуса 1, благодаря прокатыванию шариков 17, установленных в сепараторе 15. Чередование верхнего и нижнего пределов поля допуска у соседних шариков позволяет достиг равномерного распределения нагрузки по шарикам за счет увеличения их количества, включающих в работу по мере увеличения нагрузки в течение всего нагружения, что снижает удельную нагрузку на каждый работающих шарик, снижает трение шариков по направляющим и способствует повышению точности проведения испытаний.

При испытании на комбинированное иагружение сдвиг - поперечное сжатие (растяжение) заполнителя используется установленный на корпусе 1 гидро(пневмо)на- гружатель 18, шток которого крепится к каретке 3 и для создания сжимающей (растягивающей) нагрузки подается требуемая величина давления в соответствующую полость нагружателя 18.

При испытании образца многослойной панели замер сдвиговой деформации осуществляется индикатором 19, установленным на каретки 3, щуп индикатора 19 опирается на пяту вкладыша 7, так как вкладыш 7 является ненагруженным элементом уст- 5 ройства и жестко связан с несущим слоем образца, то перемещение несущего слоя 10 вызоветтакоеже перемещение вкладыша 7, в котором из-за ненагруженности отсутствуют деформации, и, следовательно, индика0 тор 19 покажет сдвиговую деформацию образца многослойной панели. Замер перемещения каретки 3 осуществляется индикатором 20, закрепленным на корпусе 1, щуп индикатора упирается непосредственно в

5 каретку 3, которая, вследствие большой жесткости и уменьшения силы трения в шариковых опорах, не будет вносить существенных погрешностей в результат испытаний.

0Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность испытаний за счет того, что снижено количество промежуточных элементов; приложение нагрузки осуществляется непосредственно к образ5 цу: замер деформации осуществляется через недеформированный, ненагруженный элемент-вкладыш; выполнение на каретке направляющих, перпендикулярных к продольным направляющим каретки, сущест0 венно снизило нагрузку на шариковые опоры.

Формула изобретения Устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей, содержащее

5 корпус с продольными направляющими и шариковыми опорами, размещенную на них каретку и установочный узел с пазом для размещения в нем выступов одного из слоев образца, отличающееся тем, что, с

0 целью повышения точности испытаний, оно снабжено установленной на корпусе стойкой с пазом для размещения второго слоя образца, закрепленными на каретке двумя парами направляющих, первая из которых

5 соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая - перпендикулярна первой паре и взаимодействует с установочным узлом, выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шар0 иирные опоры выполнены в виде прямолинейного сепаратора с шариками, установленными с возможностью перемещения относительно каретки.

// 29 б V

1779619 fO /9

L tt 5. /J//

Фиг 2

ЫА

$

W3

-EBBS

Фиг. 4 л м и л. . м .//

1779619