Устройство для испытания на сжатие тонких образцов листового материала Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств металлов и может применяться в машиностроении, авиастроении и других отраслях народного хозяйства с целью изучения сопротивляемости материалов пластическому деформированию.

Цель изобретения - повышение точности моделирования однородного линейного. напряженного состояния при деформировании тонких листовых материалов.

Применение заявляемого устройства в качестве испытательной техники позволит определять механические характеристики листовых материалов, необходимые при проектировании технологических процессов операции листовой штамповки.

На фиг. 1 и 2 представлено конструктивное исполнение предлагаемого устройства.

Оно состоит из следующих основных элементов: станины 1 с двумя вертикальными стойками, жестко скрепленной с ней двумя винтами 2 направляющей рамки 3, прижимного упора 4, ввернутого в одну из стоек Станины 1 винта 5, центрирующего шарика 6, двух поддерживающих жестких пластин 7 с приклеенной к одной из них тонкой эластичной прокладкой 8, нужной для компенсации поперечной (по толщине) деформации образца, сменной опорной 9 и нагружающей 12 плит.

При испытаниях плоский образец 10 из тонкого листового материала размерами hxbxt (высота х ширина х толщина) с наложенными на его боковые поверхности анти- фрикцйонным слоем 1 1 ставится на опорную плиту 9 между поддерживающими пластинами 7 и поджимается через упор 4 и

00

о

ч 00

ел

центрирующий шарик 6 винтом 5 до соприкосновения левой пластины 7 с эластичной прокладкой 8 усилием поджатия 0,2-0,3 кн.

Устройство в собранном виде устанавливают на опорную плиту испытательной машины, затем нагружают образец силой Р через нагружающую плиту 12. При этом деформации по толщине образца компенсируются сжатием тонкой эластичной прокладки 8, обеспечивая тем самым с достаточной степенью точности условия однородного одноосного напряженного состояния в сжимаемом образце 10.

Размеры образца рекомендуется выбирать соотношением h(1,5-8)b, а минимальную толщину t 1 мм. Для предотвращения искривления выступающей из поддерживающих пластин 7 части образца высота последней д 1.5t, а нагружаемые торцевые поверхности образца должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны к его боковой поверхности.

После сжатия образца на величину д меняют поддерживающие пластины 7 и опорную плиту 9 на другие, соответствующих размеров, с целью продолжения осаживания образца до необходимой степени деформации.

Устройство позволяет производить испытания плоских образцов до высоких степеней деформации. Оно является универсальным и простым в эксплуатации.

Эффективность предлагаемого устройства подтверждается конкретным примером исполнения.

Для проведения испытаний были изготовлены образцы (5 шт.) из листовой стали 45 (ГОСТ 19904-74) размером 40x24x2 мм. В качестве антифрикционного слоя использовали фторопластовую пленку толщиной 50 мкм, а эластичной прокладки 8 - техническую резину толщиной мм.

В таблице приведены размеры поддерживающих пластин 7 размером НхВхС мм (Н - высота, В - ширина, С - толщина) для сжатия образца указанных размеров до логарифмической деформации I «0,20.

Оценка точности проведения испытаний на сжатие производилась сопоставлением кривых течения, построенных по результатам опытов, полученных с помощью предлагаемого устройства и испытанием образцов на растяжение. Кривую течения строят в координатах: о - интенсивность напряжений, I - логарифмическая деформация. Напряжение определяют по формуле

ст Ph/Foho.

где Fo - начальная площадь поперечного сечения образца;

ho, h - начальная и текущая высота образца.

При растяжении в этой формуле следует h и he заменить соответственно на текущую - I и расчетную базовую длину - lo.

Логарифмическую деформацию определяют по соотношениям:

при сжатии I ln(ho/h);

при растяжении I ln(l/lo). На фиг.З представлена кривая о и ( ) - при сжатии образца (сплошная линия). Здесь же представлены данные испытаний

на растяжение плоских стандартных образцов из той же стали (крестики), стрелкой вниз отмечено начало образования шейки. Сопоставление приведенных данных позволяет заключить о достаточной точности проведения испытаний на сжатие плоских образцов при деформациях I 0,20 с помощью предлагаемого устройства.

Было проведено также испытание на сжатие указанных образцов с помощью устройства по прототипу. В связи с продольным изгибом образцов практически не удавалось деформировать их пластически.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять механические характеристики листовых материалов, применяемых в различных отраслях промышленности. Использование его в качестве испытательной техники даст возможность получать необходимые характеристики сопротивления материалов пластическому деформированию в механических лабораториях промышленных предприятий и НИИ.

Формула изобретения

Устройство для испытания на сжатие тонких образцов листового материала, со- держащее станину с двумя вертикальными стойками, установленные на ней направляк щую рамку, сменную опору, установленные на опоре две пластины для поддержания испытуемого образца и элемент центрирования, установленный в одной из стоек станины, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности при моделировании однородного одноосного напряженного состояния, элемент центрирования выполнен в виде винта с шариком на его рабочем торце, а устройство снабжено прижимным упором, установленным в направляющей рамке и взаимодействующим одним торцом с шариком элемента центрирования, вторым - с одной из пластин, и установленным между второй стойкой станины и второй пластиной упругим

51810785 6

элементом, а пластины выполнены жестки- величину б 1,5t. где t - толщина испыту- ми высотой, меньшей высоты образца на емого образца.

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств металлов и может применяться в различных отраслях промышленности (машиностроении, авиастроении и др.) для изучения сопротивляемости материалов пластическому деформированию. Целью изобретения является повышение точности моделирования однородного линейного напряженного состояния при деформировании тонких листовых материалов. Техническая сущность заявляемого изобретения заключается в том, что элемент центрирования выполнен в виде винта с шариком на его рабочем торце, а устройство снабжено прижимным упором, установленным в направляющей рамке и взаимодействующим одним торцом с шариком элемента центрирования, вторым - с одной из пластин, установленным между второй стойкой станины и второй пластиной упругим элементом, а пластины выполнены жесткими с высотой, меньшей высоты образца на величину б 1,5t, где t - толщина испытуемого образца. 3 ил,, 1 табл.

Фаг. Z

600

б,МПа

0,04 Щ 0,42

фиг.з

Q16 0,20