Способ испытания стержневых образцов при осесимметричном нагружении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/00 

| Изобретение относится к испытатель- но|й технике.

| Цель изобретения - повышение точно- ciii при испытании жестко закрепленных в захватах образцов путем учета эффекта сопутствующего изгиба.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - схема реализации описываемого способа; на фиг. 3 юказано размещение упругих элементов датчика.

Устройство для испытания стержневых образцов при осесимметричном нагружена и содержит станину 1 с размещенными на ней активным 2 и пассивным 3 захватами и измерительное устройство, включающее динамометры 4, 5, блок б автоматического измерения и терминал 7. Кроме того, на станине 1 расположено приспособление 8

для фиксации исходного взаиморасположения динамометров 4, 5. При этом упругие элементы 9, 10, 11 каждого из динамометров закреплены на каждом из соответствующих захватов 2 и 3 тай, что центры упругих элементов 9,10,11 лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси испытуемого образца 12.

Способ реализуется следующим образом..

Образец 12 закрепляют в захватах 2, 3. Затем закрепляют на последних упругие элементы 9-11 динамометров 4, 5 так, что центры элементов 9-11 лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси образца 12.

Для корректного определения параметров сопутствующего изгиба необходимо располагать данными о взаимном исходном положении динамометров в осевом и утло00

со XI

ю XI

вом направлениях относительно друг друга. х ориентировка может меняться при установке образцов в испытательную машину. ля фиксации исходного взаиморасположения динамометров в осевом и угловом направлениях используют приспособление 8. В качестве указанного приспособления может быть, например, использован оптичекий катетометр, при этом на боковой поверхности корпуса каждого динамометра, выполненного в виде цилиндра, должна быть нанесена градусная сетка в метрологи- еской плоскости тензодатчиков,

Рассмотрим силовую цепь, состоящую из образца 12, захватов 2,3 и динамометров 4, 5 как единое целое, и предположим, что из-за несовершенств испытательной системы в силовой цепи возникает деформация изгиба. Возможные эпюры составляющих изгибающего момента (изгиб в общем случае может иметь пространственный характер) показаны на фиг. 2. Параметры изгиба можно при этом определять не на самом образце, а за его пределами, например в фиксированных сечениях D и F, динамометрами 4, 5, способными определять осевую силу и вектор изгибающего момента.

В соответствии с расчетной схемой- по известным значениям изгибающих моментов MYD, MZD, MYF, MZF в фиксированных сечениях D и F становится возможным определение изгибных напряжений в любой точке образца. Покажем это на примере сечения К для стержневого образца круглого поперечного сечения. Максимальные изгиб- ные напряжения в сечении К определяются по известному выражению:

Омакс -

Mk

Wv

где WY осевой момент сопротивления сечения; Мк - результирующий изгибающий момент в сечении К:

МК VMfiT+Mik где MYK MYD + (MYF - MYD)

MZK - MZD + (MZF - MZD)

составляющие момента в сечении К.

Изгибные деформации в упругих элементах 9-11 динамометров 4.5 выражаются следующим образом:

М R

ЕА -gy- cos p

ЕВ - -р-г cos (р cos «1 -I- sin р sin «1 j.

Јс -р-р cos p cos a.1 + sin у sin с ,

0)

где Е - модуль Юнга; I IY Iz - осевой момент инерции сечения. Из совместного решения уравнений системы (1) получаем

15

1

yaarctg(slnai-+siriaa)ев -ЕС

+ cos од -cos сп ). (2)

20

При «1 а.2-аз 120° выражение (2) упрощается:

- arctg

1

2 cos 30°

В рассмотренном случае угол р , определяемый по выражению (2) или (2), откладывается от оси Z (т.е. от датчика А) по обычному правилу знаков для углов.

Определив угол (р , по любому из уравнений (1) можно вычислить значение изгибающего момента М.

Следует отметить, что все вышеизложенное относится к случаю, когда датчики

регистрируют только изгябные деформации, Деформации от центрального растяже- ния или сжатия стержня необходимо выделить и вычесть из показаний датчиков 9,10,11.

Таким образом, размещение упругих элементов датчиков нагрузки на каждом из захватов испытательной машины так, что их центры лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси испытуемого жестко закрепленного стержневого образца при осесимметричном нагружении, обеспечивает возможность учета эффекта сопутствующего изгиба, .что в свою очередь повышает точность испытания.

Формула и зоб ретения

Способ испытания стержневых образцов при осесимметричном нагружении, по которому образец закрепляют в захватах, устанавливают датчики нагрузки в двух непараллельных оси образца плоскостях, подвергают образец осесимметричному нагружению и измеряют характеристики процесса, по которым судят о напряженно- деформированном состоянии материала образца, отличающийся тем, что. с целью

повышения точности при испытанийдатчиков закрепляют на захватах, причем

Жестко закрепленных в захватах об-на каждом захвате так. что их центры лежат

разцов путем учета эффекта сопутст-в одной плоскости, перпендикулярной оси

вующего изгиба, упругие элементыобразца.

т

фиеЛ

pv&3

„/