Устройство для испытания материалов на изгиб Советский патент 1982 года по МПК G01N3/20 

(k) УСТРОЙСТВО для ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к испытате ной технике и может быть использова но для определения прочностных и уп ругих свойств при изгибе армированных материалов в широком диапазоне температур. Известно устройство для испытания материалов на изгиб, содержащее опоры, нагружающий наконечник и измеритель деформации, с помощью кото рого определяют прогиб образца относительно опор D . Наиболее близким по технической сущности и достиагемому результату к изобретению является устройство для испытания материалов на изгиб, содержащей подвижный захват в виде стакана с поперечным пазом для образца, неподвижный захват в виде ус тановленного с зазором внутри стакана цилиндра с попереч||ым пазом и осевым отверстием, установленные в пазу платформу с двумя нагружаюНА -ИЗГИБ щими наконечниками и следящую двухножевую опору с осевым отверстием, соосным отверстию в цилиндре, измеритель деформации, трубу, соединяющую следящую опору с измерителем деформации, установленный внутри трубы основной стержень, один конец, которого предназначен для взаимодействия с образцом, а другой кинематически соединен с измерителем деформации, и измеритель нагрузки 2}. Недостатком этих устройств является трудоемкость определения модуля сдвига, так как необходимо испытывать не менее двух образцов с различным соотношением высоты и длины, При испытании необходимо соблюдать однородность свойств образцов и идентичность условий проведения испытаний, что составляет определенные трудности при испытании армированных пластиков при повышенной температуре. 3 . Цель изобретения - упрощение испытания при определении модуля сдвига. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее подвижный захват в виде стаканас поперечным паэом для образца,неподвижный зах ват в виде установленного с зазоррм внутри стакана цилиндра с поперечным пазом и осевым отверстием,установленные в пазу платформу с двумя нагружающими наконечниками и следящую двухножевую опору с осевым отверстием, соосным отверстию в цилинд ре, измеритель деформации, трубу, соединяющую следящую опору с измерителем деформации, установленный внутри трубы основной стержень, один конец которого предназначен для взаимодействия с образцом, а другой кинематически соединен с измерителем деформации, и измеритель нагрузки, снабжено жестко связанной с открытым торцом стакана траверсой, дополнительным измерителем деформации со стержнем, который соединен с основным, стержнем, и расположенной с зазором коаксиально первой трубе дополнительной трубой, соединя ющей траверсу с дополнительным измерителем деформации. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство для испытания материалов на изгиб содержит подвижный захват, выполненный в виде стакана 1 с поперечным пазом 2 для образца 3, неподвижный -захват, выполненный в виде цилиндра 4 с поперечным пазом 5и осевым отверстием 6 и установлен- ные с зазором внутри стакана 1,установленные в поперечном пазу 5 цилиндра k платформу ,7 с двумя нагружающими наконечниками 8 и следящую двух ножевую опору 9 с осевым отверстием 10, которое соосно осевому отверстию 6цилиндра 4, измеритель 11 деформации, трубу 12, жестко соединяющую следящую опору 9-И измеритель 11 деформации, основной стержень 13, кото рый установлен внутри трубы 12, один конец которого предназначен для взаимодействия с образцом 3 а другой кинематически соединен с измерителем 11 деформации, траверсу }k, жестко соединённую с открытым торцом стакана 1, дополнительный измеритель 15 деформации со стержнем 16, который соединен с основным стержнем 13- Измеритель 15 деформации соединен с траверсой 14 при помощи трубы 17, которая расположена с зазором коаксиально трубе 12. Стакан соединен с нагружающим устройством (на чертеже не показано),а цилиндр k соединен с измерителем 18 нагрузки. Для испытания материалов при пониженной или повышенной температурах предусмотрена крио-термокамера 19При испытании материалов до температуры 700°С устройство может быть выполнено из стали. Для более высокого температурного диапазона должны использоваться соответствующие высокотемпературные сплавы или графит. Устройство работает следующим образом. Образец 3 устанавливается в поперечные пазы 2 и 5 стакана 1 и цилиндра k между нагружающими наконечниками 8 платформы 7 и следящей опорой 9При включении нагружающего устройства стакан 1 перемещается относительно цилиндра , изгибая образец 3, при этом касающийся образца 3 стержень 13 скользит относительно следящей опоры 9 и соединенной с ней трубы 12, перемещая измеритель 11 деформации, который фиксирует прогиб образца относительно нагружающих на-г конечников 8 платформы 7. В то же время стержень 1б, соединенный со стержнем 13, перемещает измеритель 15 деформации, который в свою очередь совместно с трубой 17,соединенной с траверсой 14, перемещается относительно цилиндра k, фиксируя прогиб образца 3 относительно кромок паза 2 стакана V, взаимодействующих с измерением прогибов измеритель 18 де- формации фиксирует нагрузку. В результате испытания образца измеряют зависимости нагрузка-прогиб относительно нагружающих наконечников 8 платформы 7 и нагрузка-прогиб относительно кромок паза 2 стакана 1, взаимодействующих с образцом 3, с помощью которых вычисляют модуль упругости, модуль сдвига и разрушающее напряжение, причем для вы числения модуля упругости и модуля сдвига используют линейные участки данных зависимостей . Перечисленные характеристики, за исключением модуля сдвига, вычисляют по известным формулам.

595351

Для образца с прямоугольным сечением модуль сдвига G рассчитывают по формуле

Р а

(

G

де Р - нагрузка, фиксируемая измерителем 18 нагрузки; а - расстояние от кромки поперечного паза стакана до нагру- Ю жающего наконечника 8; Ь .- ширина поперечного сечения

образца; h - высота поперечного сечения

образца;is

ttJo - прогиб образца относительно

кромок паза стакана 1; Ш прогиб образца относительно нагружающих наконечников 8; f - безразмерный параметр, опре- 20 деляемый выражением

т-(т.

1 -расстояние между нагружающими

наконечниками 8;

1 -расстояние между кромками по перечного паза стакана Ь

Использование устройства позволяет упростить испытание материалов на изгиб, так как оно позволяет измерить одновременно зависимости нагрузка-прогиб относительно кромок поперечного паЗа стакана и нагрузка-прогиб относительно нагружающих наконечников, по которым вычисляют модуль упругости, модуль сдвига и разрушающее напряжение при изгибе.

16

Формула изобретения Устройство для испытания материалов на изгиб, содержащее подвижный захват в виде стакайа с поперечным пазом для образца, неподвижный захват в виде установленного с зазором внутри стакана цилиндра с поперечным пазом и осевым отверстием, установленные в пазу платформу с двумя нагружающими наконечниками и следящую двухножевую опору с осевым отвёрс тием,соосным отверстию в цилиндре,измеритель деформации,трубуiсоединяющу следящую опору с измерителем деформации, установленный внутри трубы основной стержень, один конец которого предназначен для взаимодействия с образцом,а другой киненатически соединен с измерителем деформации, и измеритель нагрузки, о т л ичч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения испытания, оно снабжено жестко связанной с открытым торцом стакана .траверсой, дополнительным измерителем деформации со стержнем, который соединен с основным стержнем, и расположенной с зазором коаксиально первой трубе дополнительной трубой, соединяющей траверсу с дополнительнь1м измерителем деформации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Тарнопольский Ю. М., Кинцис Т. Методы статистических испытаний армированных пластиков. М., Химия, 1975, с. 179-185.

2.Конструкционные материалы на основе графита. М., Металлургия, 1977, с. 52-77 (прототип).

re

////