Устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей

 

Изобретение относится к области авиационно-космической техники и может быть использовано для испытания на сдвиг образцов многослойных панелей. Целью изобретения является повышение точности испытаний . Это достигается тем, что устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей снабжают установленной на корпусе стойкой с пазом для размещения второго слоя образца, закрепленными на каретке двумя парами направляющих, одна из которых соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая - перпендикулярна к первой паре и взаимодействует с установочным узлом, выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шариковые опоры выполнены в виде прямолинейного сепаратора с шариками установленными с возможностью перемещения относительно каретки.5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 32 В 3/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4,О Q .О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3124980/28 (22) 30,09.85 (46) 07.12.92 Бюл. N. 45 (71) Научно-производственное обьединение

"Молния" (72) M.ß.Ãîôèí, С.M.Íàóìîâ, Д.П.Широких.

Н.И.Сазонова и М.B.Èñàåâ (56) Авторское свидетельство СССР

N 989375, кл. G 01 и 3/24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА

СДВИГ ОБРАЗЦОВ МНОГОСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к области авиационно-космической техники и может быть использовано для испытания на сдвиг образцов многослойных панелей. Целью изоИзобретение относится к авиационнокосмической технике и может быть использовано для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей, используемых в конструкции планера орбитального самолета.

Известно устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей, выбранное авторами в качестве прототипа.

Недостатками этого устройства является низкая точность испытаний, обусловленная следующими причинами: приложение нагрузки и замер деформации проводятся не непосредственно через несущие слои образца, а через промежуточные звенья, находящиеся под нагрузкой, а следовательно, эа . счет своих деформаций. вносягцих погрешности в результат испытаний; вследствие погрешностей выполнения образца и его жесткого к подвижным частям устройства (каретке и установочному узлу) происходит

„5U„, 1779619 А1 бретения является повышение точности испытаний, Это достигается тем, что устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей снабжают установленной на корпусе стойкой с пазом для размещения второго слоя образца, закрепленными на каретке двумя -парами направляющих, одна из которых соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая — перпендикулярна к первой паре и взаимодействует с установочным узлом, выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шариковые опоры выполнены в виде прямолинейного сепаратора с шариками, установленными с возможностью перемещения относительно каретки, 5 ил. их взаимный перекос, в связи с чем при приложении нагрузки в устройстве не реализуются условия чистого сдвига, при котором несущие слои образца сдвигаются параллельно друг относительно друга, причем перекос каретки вызывает неравномерное загружение шариковых опор каретки, что способствует возрастанию трения в шариковых опорах; крепление обоих несущих слоев образца к подвижным элемсн1ам устройства вызывает увеличение количества промежуточных элементов и, как следствие, способствует снижению точности проведения испытаний; выполнение шариковых опор неподвижными относительно каретки вызывает появление трения скольжения шариков (lo опорным поверхностям каретки.

Цепь изобретения — повышение; очности испытаний образцов многослойных па

H е I P. É.

1779619

N=0,25 (1 +

Для достижения этой цели предложенное устройство для испытания на сдвиг образцов многослойных панелей снабжено корпусом с двумя парами направляющих, шариковыми опорами, установленной на корпусе кареткой, стойкой с пазом для размещения второго слоя образца, причем направляющие выполнены таким образом, что пара соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая — перпендикулярна к первой паре и взаимодействует с установочным узлом, выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шариковые опоры выполнены в виде прямолинейного сепаратора с шариками, установленными с возможностью перемещения относительно каретки, Причем количество шаров определяется зависимостью; где Lk — длина продольных направляющих каретки, dw — диаметр шариков, а расстояние до каждого шарика от края шариковой опоры определяется зависимостью:

Xn = — Ь вЂ” (и — 0,5)dw > и где и — порядковый номер шарика в шариковой опоре, причем и меняется от 1 до N.

Выполнение в каретке второй пары направляющих и размещение в них с возможностью перемещения установочного узла позволяет исключить передачу нагрузки, прикладываемой к образцу, на опоры каретки, что снижает трение в шариковых опарах и устраняет влияния деформаций элементов каретки на результат испытаний. Выполнение шариковых опор подвижными относительно каретки дает возможность исключить возникновение трения скольжения в шариковых опорах. Определение количества и расположения шариков в шариковых опорах по предлагаемым зависимостям, полученным аналитическим путем, позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузки от опрокидывающего момента по шарикам, что способствует снижению удельной нагрузки на каждый шарик и, как следствие, снижает трение в шариковых опорах. Распределение шариков по длине сепаратора; согласно приведенной зависимости, обеспечивает максимальное снижение погрешностей, вызываемых опрокидывающим моментом. так как именно такое их распределение позволяет компенсировать нагрузку от опрокидывающего момента, линейно распределенную по длине направляющих.

На фиг.1 — 4 показано предлагаемое устройство: на фиг.5 — испытуемый образец.

Предлагаемое устройство для испытания образцов многослойных панелей содержит корпус 1 с продольными направляющими 2, установленную на нем с возможностью перемещения на шариковых опорах каретку 3, кроме того, корпус 1 снабжен жестко установленной стойкой 4, а каретка 3 снабжена двумя парами направляющих 5 и 6, одна иэ которых 5 соответствует продольным направляющим

2 корпуса 1, а вторая 6 расположена перпендикулярно к первой паре направляющих 5 и на ней размещен с возможностью перемещения установочный узел 7, представляющий собой вкладыш с пазом 8, обращенным. к стойке 4 корпуса 1 для размещения выступов 9 одного несущего слоя 10 образца, а выступы 11 второго несущего слоя 12 образца размещены в пазу 13, выполненном на поверхности стойки 4 корпуса 1, обращенной к каретке 3. Для исключения перекосов при приложении сдвиговой нагрузки один из несущих слоев 10 образца, закрепленный во вкладыше 7, снабжен направляющим элементом 14, выполненным, например, в виде канавки. Шариковые опоры каретки представляют собой прямоугольный сепаратор 15, в отверстиях 16 которого размещены шарики 17, распределяемые таким образом, чтобы происходило чередование шариков заданного диаметра. но выполненных по верхнему пределу поля допусков и шариков того же диаметра, но выполненных по нижнему пределу поля допуска. Для обеспечения проведения испытаний при комбинированном нагру>кении с одновременным воздействием сдвиговой нагрузки и поперечной сжимающей (растягивающей) нагрузки на корпусе 1 установлен гидро(пневмо)нагружатель 18. Для проведения замеров перемещений несущего слоя 10 образца с вкладышем 7 по направляющим 6 на каретке 3 и амой каретки 3 по продольным направляющим 2 корпуса 1 соответственно на каретке 3 и на корпусе 1 установлены индикаторы 19 и 20. Для обеспечения жесткого крепления несущих слоев

10 и 12 в пазах 8 и 13 вкладыша 7 и стойки 4 в качестве винтовых прижимов использованы винты соответственно 21 и 22.

Образец панели выполнен в виде многослойного бруса, два наружного слоя которого являются несущими слоями 10 и 12, а между ними расположен слой заполнителя 23. Каждый иэ несущих слоев 10 и 12 с двух противоположных сторон снабжен продольными прямоугольными выступами

9и 11.

1779619

10

20

30

40

Образец с помощью этого устройства испытывают следующим образом. В устройстве испытывается один образец. Несущий слой 10 с помощью винтов 21 жестко закрепляется во вкладыше 7, при этом прямоугольные выступы 9 этого несущего слоя 10 размещают в соответствующих углублениях паза 8, вкладыша 7, Устанавливают вкладыш 7 в направляющие 6 на каретке 3 так, чтобы при этом прямоугольные выступы 11 второго несущего слоя 12 были размещены в соответствующих углублениях паза 13 на стойке 4 корпуса 1. Несущий слой 12 образца жестко связан закрепляется на стойке 4 с помощью винтов 22. Размещают устройство на одной из плит пресса.

В случае испытания на èñòûé сдвиг воздействуют второй плитой пресса через направляющий элемент 14, обеспечивающий приложение нагрузки строго по центру на несущий слой 10 образца. При этом несущий слой 10 образца вместе с вкладышем

7 перемещается по направляющим 6 каретки 3, нагружая слои заполнителя 23 сдвигом, Перемещение несущего слоя 10 происходит параллельно несущемуслою 12, При этом нормальных усилий в слое заполнителя 23 не возникает, так как несущий слой 10 свободно перемещается с кареткой

3 по продольным направляющим 2 корпуса

1, благодаря прокатыванию шариков 17, установленных в сепараторе 15, Чередование верхнего и нижнего пределов поля допуска у соседних шариков позволяет достич -равномерного распределения нагрузки по LUaрикам за счет увеличения их количества, включающих в работу по мере увеличения нагрузки в течение всего нагру>кения, что снижает удельную нагрузку на ка>кдый работающих шарик, снижает трение шариков по направляющим и способствует повышению точности проведения испытаний.

При испытании на комбинированное нагружение "сдвиг — поперечное сжатие (растяжение)" заполнителя используется установленный на корпусе 1 гидро(пневмо)нагружатель 18, шток которого крепится к каретке 3 и для создания сжимающей (растягивающей) нагрузки подается требуемая величина давления в соответствующую полость нагружателя 18, При испытании образца многослойной панели замер сдвиговой деформации осуществляется индикатором 19, установленным на каретки 3, щуп индикатора 19 опирается на пяту вкладыша 7, так как вкладыш

7 является ненагруженным элементом устройства и жестко связан с несущим слоем образца, то перемещение несущего слоя 10 вызоветтакоеже перемещение вкладыша 7, в котором из-за ненагружен ности отсутствуют деформации, и, следовательно, индикатор 19 покажет сдвиговую деформацию образца многослойной панели. Замер перемещения каретки 3 осуществляется индикатором 20, закрепленным на корпусе 1, щуп индикатора упирается непосредственно в каретку 3, которая, вследствие большой жесткости и уменьшения силы трения в шариковых опорах, не будет вносить существенных погрешностей в результат испытаний.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность испытаний за счет того, что снижено количество промежуточных элементов; приложение нагрузки осуществляется непосредственно к образцу; замер деформации осуществляется через недеформированный, ненагруженный элемент-вкладыш; выполнение на каретке направляющих, перпендикулярных к продольным направляющим каретки, существенно снизило нагрузку на шариковые опоры.

Формула изобретения

Устройство для испытаний на сдвиг образцов многослойных панелей, содержащее корпус с продольными направляющими и шариковыми опорами, размещенную на них каретку и установочный узел с пазом для размещения в нем выступов одного из слоев образца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности испытаний, оно снабжено установленной на корпусе стойкой с пазом для размещения второго слоя образца. закрепленными на каретке двумя парами направляющих, первая из которых соответствует продольным направляющим корпуса, а вторая — перпендикулярна первой паре и взаимодействует с установочным узлом, выполненным в виде вкладыша с пазом, обращенным к ячейке корпуса, а шарнирные опоры выполнены s виде прямолинейного сепаратора с шариками, установленными с возможностью перемещения относительно каретки.

1779619

1779619 (ЫГ. 5 с.„...т...дс.....es

Редактор А.Никольская, Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Заказ 4413 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101