Устройство для исследования динамических прочностных свойств материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N3/313 

I

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для исследования динамических свойств матерка- . лов на кольцевых образцах с помощью взрывного нагруження.

Известно устройство, состоящее из массивного полого стального шара и помещен-, ного внутри него заряда взрывчатого вещества (ВВ), инициируемого в центре. Кольцо из исследуемого материала плотно насажено на стальной щар. При детонации ВВ ударная волна сжатия подходит к кольцу и отражается от его наружной поверхности в виде волны разряжения, при этом кольцо отделяется от шара и продолжает расширяться 111 Это устройство обладает недостатками, связанными со взрывом ВВ в замкнутом объеме, а именно в определенных условиях возможен догон исследуемого кольцевого образца стальным шаром или его осколками вследствие его разгоиа повторными ударными волнами или разрушения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретеиию является устройство 1ЛЯ исследования динамических прочностГых свойств материалов на кольцевых образцах, содержащее сердечник в виде трубы, предназначенный для размещения на его внешней поверхности испытуемого кольцевого образца и заряд взрывчатого вещества, гeoмefpичecкий центр которого совмещен с геометрическим центром сердечника. При

S этом вся внутренняя полость сердечника заполнена ВВ 2.

Недостатком этого устройства является то, что возможности его использования ограничены соотношениями акустических жесткостей исследуемого образца и сердечника. Кроме того, это устройство не может обеспечить больших начальных скоростей образца без разрушения сердечника. Вследствие этого процесс регистрации по длительности ограничен моментом разрушения дечника, что снижает точность измерения характеристик материала.

Цель изобретения - расширение диапазона воспроизводимых нагрузок и повышение точности измерения характеристик материала образца.

30- Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено ударником в виде трубы, установленным с зазором внутри сердечника коаксиально ему, и противооткольным экраном, насаженным плотно на свободную от образца внешнюю поверхность сердечника, а заряд взрывчатого вендества выполнен сферическим с точкой инициирования в центре сферы и размещен с зазором но отношению к ударнику, причем толщина стенки сердечника больше толщины стенки ударника в 2 - 4 раза. Прн проведении испытаний со скоростями соударения 50-300 м/с, зазор между ударником я сердечником рло.жет составлять 1 -5% раднуса ударника, а при проведении испытаний со скоростями соударения 300 - 1000 м/с зазор между ударником и сердечником может составлять 5-15% раднуса ударника. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит ударник 1 в виде трубы, размещенный внутри сердечника 2, выполненного также в виде трубы, коаксиально с ним с зазором между ии.ми. Для предотвращения откольного разрушения сердечника 2 на него без зазора насажен противооткольный экран 3. Сферический заряд 4 размещен в центре устройства. На трубу сердечника наса.жеи без заз,о)а кольцевой образец 5 из исследуемого материала. Устройство работает следующим образом После взрииа заряда ВВ продукты взрыва разгоняют ударник 1, который зател5 соударяется с сердечником 2 в области расположения образца 5. После выхода ударной волны (реализующейся после столкновения ударника 1 н сердечника 2} на свободную внешнюю повер.хность исследуемого образца 5 он приобретает начальную скорость и начинает расширяться по инерции, испытывая торможение за счет сил сопротивления материала. Регистрируя во времени процесс расширения кольца, последующей обработкой получают динамические зависимости б- S между напряженне.м и деформацией. Для npeAOTBpaHJ.eHHR догона отлетающего образца 5 сердечникйМ2 оптимальная толщина сердечника выбирается равной 2 - 4 толщинам стенки ударника, а для обеспечения сохранности устройства в течение необходимого времени регистрации минимальная высота сборки должна, быть равна двум ее диаметрам. Величина зазора между ударником I и сердечником 2 выбрана такой, чтобы к моменту их соударения скорость соударения была близка к максимальной для выбранных размеров ударника 1 заряда ВВ. Выполнение этого условия обеспечивает наибольший коэффициент отбора энергии от заряда к моменту соударения, вследствие чего исключается заметный повторный разгон -ударника 1 и сердечника 2 и догон образца 5 сердечником 2. Толщина стенки ударника 1 выбрана из условия равенства толщины исследуемого образца 5 и толщины ударника 1 в момент го соударения с сердечником 2. Устройство позволяет получать динамические зависимости «напряжение - деформация в широком диапазоне материалов и их деформации при существенно меньших количествах ВВ по сравнению с аналогичными устройствами, упрощает опыты за счет отсутствия осколков высокой энергии и не накладывает ограничений по диапазону исследуемых материалов в зависимости от соотношения акустических жесткостей кольца н сердечника за счет подбора соотношений толщ,ины стенок ударника, сердечника I кольцевого образца. Формула изобретения 1.Устройство для исследования динамических прочностных свойств материалов на кольцевых образцах, содержащее сердечник в виде трубы, предназначенный для размещения на его внешней поверхности испытуемого кольцевого образца и заряд взрывчатого вещества, геометрический центр которого совмещен с геометрическим центром сердечника, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона воспроизводимых нагрузок и повышения точности измерений, оно снабжено ударником в виде трубы, установленным с зазоро.Л внутри середечника коаксиально ему, и противооткольным экраном, насаженным плотно на свободную от образца внешнюю поверхность сердечника, а заряд взрывчатого веш,ества выполнен сферическим с точкой инициирования в центре сферы и размещен с зазором по отношению к ударнику, причем толщина сердечника больше толщины стенки ударника в 2-4 раза. 2.Устройство по п. J, отличающееся тем, что при проведении испытаний со скоростями соударения 50 - 300 м/с зазор между ударником и сердечником составляет 1 -- 5% радиуса ударника. 3.Устройство по п. I, отличающееся тем, что при нроведении испытаний со скоростями соударения 300-1000 м/с, зазор между ударником н сердечником составляет 5-15/о радиуса ударника. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.«Физика горения и взрыва, 1976, № 1, с. 120. 2.Experimental Mech, 1969.Vol 9, № 10, p. 441 (прототип).