Способ испытания материалов на ударное сжатие Советский патент 1980 года по МПК G01N3/30 

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УДАРНОЕ СЖАТИЕ

1

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов , а именно к способам испытания материалов на ударное сжатие.

Известен способ испытаний матерка-5 лов на удар, при котором образец; п6мещенный на наковальне, подвергают удару молота, предварительно разог- нанного до определенной скорости разгонньвл устройством l. Способ приме-10 няется для проведения испытаний при невысоких скоростях удара.

Наиболее близким по техническому существу к изобретений) является способ испытания материалов на ударное 15 сжатие, эак.гпочающийся в том, что образец из исследуемого материала помещают между плоскими поверхностями передающего и опорного элементов в виде стержней постоянного сечения, 20 наносят удар по торцу передающего элемента ударником и регистрируют параметр деформации опорного элемента, по величине которого определяют напряженне в образце 2.25

При таком способе испытаний параметр деформации опорного элемента зависнт от напряжения в испытуемом образце и от эффектов радиальной инерции в опорном, элементе при про- 30

хождении через него фронта волны. При больших скоростях деформации, когда длительность удара имеет тот же порядок, что и период радиальных колебаний опорного элемента, погрешность определения напряжения в образце по деформации опорного элемента очень велика.

Целью изобретения является повышение точности определения напряжений в образце при высокоскоростнс сжатии путем устранения эффектов радиальной инерции.

Цель достигается тем, что в качестве передающего и опорного элементов и ударника используют плоские пластины такого размера, что диаметр вписанной в них окружности D и толщина d удовлетворяют условию D/2 2(У C-tp, где С - скорость звука в материале

пластин;

t р - длительность удара, опорную пластину опирают по контуру, а в качестве параметра деформации регистрируют скорость движения центра поверхности, опорной пластины.

Вэтом способе можно одновременно нагружать набор образцов, при этом образцы равномерно устанавливают на опорной пластине на расстоянии Т дру .о%др|уга, которое определяют согласно условию т ( , . . где $0 - площадь поперечного сечения образца; напряжение на образце; предел текучести материала пластины. На фиг. 1 пока-зана схема нагруженияобразцов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Образцы 1 из испытуемого Материала расположены с шагом т и прикреплены к поверхности опорной пластины 2, например,/тонким слоем эпоксидного клея. Опорная плгэ.стина 2 с образцами 1 стягивается винтами (не показаны) с передающей пластиной Зй опираётся по-контуру. -; / . . При проведении испытания плоский ударник 4 разгоняется, например, в стволе пневмопорохового копра и ударяет с заданной скоростью по передагощей пластине 3, в. которой от поверхНости удара распространяется плоская волна нагрузки, проходящая в опорную пластину 2 через образцы 1, вызывая их деформацию. Скорость движения центра опорной пластины 2, связанная с напряжением в образцах 1, регистрируется с, помощью емкостного датчика 5 по известной методике. Давление Р в плоской волне, распространяющейся в опорной пластине, опредёляётс я усилием деформйровайМя всех обраэ цов при йх одинаковом де формировании. Усилие дёформй1 Ьйанйя. одного образца OoS равно усилию, действующему на площадь г1Ьвё|5хности пластины,приходящейся на один образе Тр ёоSо При равномерном ра сположёний обра:зцов с шагом Т на один обра прйхйдится цлоЩадЬ поверхности .пластин, равная Т. Волна в опорной. пластине будетупр;Ггой J еслйдавление будет меньше предела текуч естй матёриала пластин. Отсюда условйё для выбора шага Т . ( .-.„.-,, Из соотношения Тр величина напряжения в. образце определяется по величине давления в плоской волне. Величина давления определяется по скорости движения свободной повёрх.нрсти опорной пластины при отражении от нее плоской волны (скорость может 15 ё1 иетрйроватьс йСёМксэстныМ датчиком, обеспечивающим высокую ра;з Е: ешаЩую способность .по времени с использованием известного соотношения) где Ро - плотность, материала пластин V - скорость поверхности. Повторное отражение плоской волны от тыльной поверхности опорной плас иМййыйЫваётвозму1г1ение, которое не гй вЪляёт йсполь3ОБаТь прйТё1Г iMt BW r ftlffe даг райч-ё т Г « в образце. noaTONii)- регистрации - д1 р йчейо ,, двукратного пробеТа волны по толщине пластины tp Отсюда условие для выбора толгадны пластины 2(5 7/ Ctp. С момента соударения от боковой поверхнй.сти пластины распространяется боковая волна нагрузки, нарушающая условие одноосности деформаций в плоской волне. Это возмущение достигнет центра пластины за время t при максимально возможном времени регистрации для пластины толщиной S, равном с обходимое удаление края пластины от центра должно быть 2d. Из УСЛОВИЙ для выборасГ и О получается единое условие 2сГ7с1р, при выполне.нии которого полностью устраняется влияние на регистрируемый при испытании параметр нагрузки эффектов радиальной инерции в упругой плите. Таким образом, изо.бретение за счет полного устранения радиальных эффектов в опорной- пластине обеспечивает потвышениё точности определения напряжения вМатериале образца. Способ дает возможность проведения испытания со скоростями, которые в несколько раз превышают скорости испытания при известном способе. Формула изобретения 1. Способ испытания материалов на ударное сжатие, заключающийся в том, что образец из исследуемого материала помешают между плоскими поверхностями передающего и опорного, элементов, наносят удар по торцу переSaifowero элемента ударников и регист- рйруют,параметр деформации опорного . Элемента, по величине которого определяют напряжение в образце, о т л и чающийся тем, что, с цельюповышения точности определения напряже-ний в образце при высокоскоростном сжйТий путем устранения эффектов радиальной инерции, в качест- . ве передающего и Опорного элементов и ударника йспбльзуют плоские пластины такого размера, что диаметр вписанной в окружности О и толщина d удовлетворяют условию: -f-7/ 2(f7/Ctpr где С - скорость звука в материале пластин; tp - длительность удара, опорную пластину опирают по контуру, а в качестве параметра деформации рё:РИстрИруйТ екорость движения центра поверхности опорнойпластины. 2. Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что одновременно нагружают набор образцов, образцы равномерно устанавливают на опорной пластине На расстоянии, друг от друга, которое определяю согласно условию Т .- (%.) где SQ - площадь поперечного сечения образца;

(зо - напряжение в образце;

(У - предел текучести материала

пластины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,F.|.,Respohse о Metaes -to mgfh vetocAi 3e orwdtion НЧ- Potieislier 19Ы,p.93-109 (прототип) .

Kptiucmp прибору

(Pue.t