Устройство для исследования про-цЕССА плАСТичЕСКОгО дЕфОРМиРОВАНияпРи ВыСОКОСКОРОСТНОМ НАгРужЕНии Советский патент 1981 года по МПК G01N3/28 

Установив тягу так, чтобы тарелка с грузаМИ одновременно захватывала тягу и соприкасалась с амортизаторами, получают скорость деформации до солрикосновения с домкратом, зависящую от параметров пружины амортизаторов и высоты подъема груза. Зазор между тягой и амортизаторами обусловливается тем, что скорость деформации образца до сопри-косновеиня тарелКИ с амортизаторами отличается от скорости деформации после соприкосновения их с грузами. После соприкосновения тарелки с домкратом скорость лагружения снова изменяет свое значение. ТайИМ образом, если образец продеформирован на А/ мм, то это значение состоит из трех составляющих А/ Д/г+Л/а+Д/д, где ,А/г - удлинение, полученное при нагружении со скоростью, заданной свободно падающими грузами (Vr); А/а - удлинение, полученное при яагружении с изменяющейся скоростью после соприкосновения грузов с амортизатором (V); А/д - удлинение, полученное при нагружении со скоростью, получающейся после соприкосновекия тарелки с домкратом (V,). Удлинение А/а+А/д А/г при развитых пластических деформациях, а в области малых пластических деформаций они соизмеримы и даже возможно, что А/а+А/д А/г. Это устройство хотя и позволяет деформировать образец на заданную величину,но «е обеспечивает точности эксперимента из-за составляющих А/., и A/.I . Кроме того, данное устройство иеуниВврсально, так как его HeBosMoxcHO применять на таких мащинах высокоскоростного нагружения, как ротационные. Оно громоздко, поскольку включает узел амортизаторов. При высокоскоростном деформировании со скоростями порядка ;; потребуются очень мощлые амортизаторы, что сделает устройство еще более -громоздким. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для исследования процесса пластического деформирования при высокоскоростном нагружении, содержащее соосно расположенные неразрушаемый и разрушаемый захваты для исследуемого образца и полую наковальню, охватывающую разрушаемый захват и размещенную относительно него с зазором, равным задаваемому абсолютному удлинению образца 3. Однако указанное устройство не обеспечивает точность исследования процесса пластического деформирования, поскольку после снятия растягивающей иагрузки образец скручивается и изгибается в результате освобождения упругой энергии, так как оя жестко заделан в неразрушаемом неподвижном захвате. Окручивание особенно заметно при испытаниях плоских образцов. Из-за упругих деформаций платформы с грузом и наковальни деформирующее усилие мгновенно, т. е. как только платформа ударяется о иаковальню, не снимается и часть кинетической энергии затрачиваегся на дополнительное з.длинение образца за период от начала соприкосновения платформы и наковальни до отделения упора от .платформы. Кроме того, это устройство громоздко, лоскольку наковальня и детали ее крепления представляют самостоятельный узел, не связанный ни с одним из захватов, который требует места для его размещения. Целью изобретения является повышение точности контроля деформации путем сохранения постоянства скорости «агружения и устранения деформации изгиба и «ручения образца. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено демлфером, неразрушаемый захват выполнен в виде полого цилиндра, на одном конце которого размешена втулка, предназначенная для головки образца, установлеННого с возможностью осевого перемещения, на другом конце цилиндра жестко закреплена наковальня, разрушаемый захват выполнен ,в виде поперечины, предназначенной для приложения нагрузки, жестко закрепленного IB ней одним концом ложного образца и муфты для соосного соединения вторых концов исследуемого и ложного образцов, а демифер установлен между неразрушаемым и разрушаемым захватами концентрично исследуемому образцу. На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез. Устройство содержит неразрушаемый захват, который состоит из двух полых цилиндров I и 2, соединенных между собой резьбовым соединением. В цилиндре 1 выполнено гнездо с нерегулируемой опорной поверхностью 3 под головку исследуемого образца 4 с втулкой, выполненной из двух сухарей 5 w. 6. Е цили-ндр 2 ввинчена полая наковальня 7 с опорной поверхностью 8. Разрушаемый захват соосно расположен с неразрушаемым и с исследуемым образцом 4 и выполнен в виде поперечины 9, 3 которой одним концом закреплен ложный образец 10 с опорной ловерхностью 11, и разрезной муфты 12, обе лоловинки которой удерживаются втулкой -13. Ложный образец 10 и исследуемый образец 4 установлены соосно и соединены с помощью разрезной муфты 12 так, что между торцовыми новерхностями головок образцов 4 и 10 имеется зазор для предотвращения изгиба образца 4 при снятии с него нагрузки. Концентрично исследуемому образцу 4 между торцовой ловерхяостью .14 муфты 12 и поверхностью 15 цилиндра 1 расположен демпфер 16. Набор наковальни 7 различной высоты позволяет ;регулировать зазор h

между опорлои поверхностью о наковальни ,и опорной поверхностью // лож1ного образца. Переходник 17 одним .концом ввинчивается в цилиндр / неразрушаемого захвата, а другим концом соединяется -с тягой испытательной машиной («е показана). Расстояние между торцовой поверхностью переходника 17 .и торцовой ловерхностью головки исследуемого образца 4 должно быть не меньше суммы максимально .возможного абсолютного удлинения исследуемого материала образца ,и зазора между тор цовой ловерхностью 14 муфты 12 и поверхностью 15 ц.ил.индра /.

Устройство ра.ботает следующим образом.

С помощью лереходника .17 устройство крепится ,к тяге ислытательной машины, налример .к ротационному колру (не показан) и маховик копра раскручивается до необходимой скорости, налример до 30 м1с. Пр.и достижении заданной скорости лажатием кнопки выбрасываются ножи, которые бьют ло лолеречине 9. Приложенное усилие через ложиый образец 10 и муфту 12 передается на исследуемый .образец 4. Последний деформируется «а величину зазо.ра h, установленного между oлqpнoй поверхностью 8 наковальни 7 и опорной -поверхностью 11 ложного образца 10.

После того .как зазор выбран, ложный образец упирается в опорную .поверхность 8 наковальни, в результате чего разрушает.ся. Время от начала соприкосновения опорных иове,рхностей S и // до разрушения ложного образца 10 соста.вляет время процесса прерывания нагружения исследуемого образца 4 (снятие .с него нагрузки). По окончании процесса прерывания нагружения исследуемый образец 4 лод деиствием наколленной упругой энерги.и выходит из гнезда и вместе с муфтой 12 и остав.щейся частью разрушенного ложного .образца совершает .отскок в обратную сторону. Наличие зазора между торцовой поверхностью лереходника 17 и торцовой поверхностью головки исследуемого образца 4 исключает удар образца о торец лереходника 17, что предотвращает изгиб образца 4.

Демлфер 16, выполненный, например, из пластилина, гасит энергию, накопленную в системе и лред отвращает многократные отскоки образца 4, .которые .могут вызвать изгиб. Наличие зазора между торцами головок обоих образцов, расположенных в муфте 12, исключает изгиб исследуемого образца 4.

Для уменьшения времени снятия на-, грузки с исследуемого образца ложный об.разец выполнен так, что о.н разрушается в улругой области. Хрупкое разрушение ложного образца 10 при достижении исследуемым образцом 4 заданной величины абсолютного удлинения материала ложного

образца и размеры его поперечного сечения в месте кольцевого надреза определяют экспериментально.

Предлагаемое устройство компактно, просто и технологично в изготовлении и позволяет деформировать .образец на заданную величину как в области малых пластических деформаций (до ), так и в области больших дефор.маций, наприм.ер прерывать процесс растяж.ения лри наличии развитой шейки со .скоростью деформации 20 м1с.

Кроме того, устройство проводит исследование структурных превращений, накопления повреждаемости, распределения остаточных деформаций по рабочей длине исследуемого образца на различных стадиях вьгсокоскоростного пластического деформирования, а также влия.ния предва.рительного динам.ичес.кого деформирования на комплекс прочностных и пластических свойств материала о.бразца.

Формула изобретения

Устройство для исследования процесса пластического деформ.ирования при высокоскоростном нагружении, .содержащее соос.но раслоложенные неразрушаемый и разрушаемый захваты для исследования образца и лолую нако.вальню, охватывающую разрушаемый захват и размещенную относительно него с зазором, равным задаваемому абсолютному удлинению образца, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля деформации путем сохранения постоянства .скорости нагружения и устранения деформации изгиба .и кручения образца, оно снабжено демпфером, неразрушаемый захват выполнен в виде полого цилиндра, на одном конце которого размещена ;втулка, предназначенная для головки образца, установленного с возможгюстью осевого перемещения, а на другом конце жестко закреплена на.ковальня, разрушаемый захват выполнен в виде поперечины, предназначенной для -приложения нагрузки, лсестко закрепленного в ней одним концом ложного образца .и муфты для соосного соединения ;вторых концов исследуемого и ложного образцов, а демпфер установлен между неразрущаемым и разрушаемым захватами .концентр.ично исследуемому образцу.

Источники информаш-ш, принятые во вппмание при экспертизе:

1.Barnes С. В., Hawkins Е. Н., Davis М. V. А method for interrupting а high Strain rate tension test before Specimen

fracture. Materials lesearch and Standards, 1966, 6, Л II, p. 560-564.

2.Яценко Ю. В. и Синельников М. И. Усозершенств-ование нагружающего устройства установки ИМАШ-5с для скоростной деформации.- Заводская лаборатория, 1975, № 10, т. 41, с. 1280-1281.

3. Duwez Р. Е., Clark D. S. An experimental Stredy of propagation of practic defor8

mation under conditions of longitudinal impact, - Proceedings of the American Society for Testing Materials, 1947, vol. 47, p. 502-532 (лрототип).