Устройство для испытания материалов на сдвиг

 

Изобретение относится к испытаниям композиционных материалов и может быть испо ьзовано для изучения прочности при сдви ноет г. Устройство позволяет повысить точрезультатов испытаний путем снижения погрешностей, связанных с влиянием краевого эффекта и преждевременного разрушения кромок образца от смятия при испытаниях . Это осуществляется использованием двух Z-образных прокладок 2, прикрепленных к нагружающим элементам 1, и двух насадок 5 из композитного материала. Прокладка 2 имеет полки 3 и 4, первая из которых выполнена с переменной жесткостью, увеличивающейся по направлению к стойке, а поверхность 6 стойки выполнена .рифленной. Перечисленные элементы при нагружении образца 7, взаимодействия с его торцовыми и боковыми поверхностями, существенно снижают влияние краевого эффекта, тем самым обеспечивается выполнение поставленной цели, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

комп испо сдви ние мате путе алия мен смят для жа цу вып ден для зобретение относится к испытаниям зиционных материалов и может быть ьзовано для изучения прочности при е. елью изобретения является повышеочности при испытании композитных иалов на основе углеродной матрицы снижения погрешностей, связанных с ием краевого эффекта и преждевреым разрушением кромок образца от я при испытаниях этих материалов. ель достигается тем, что в устройство спытания материалов на сдвиг, содере пару элементов для передачи образагрузки от испытательной машины, лненных в виде усеченных призм, введве Z -образные прокладки с полками репления и установки испытуемого образца и две специальные насадки из композитного материала..При помощи Z — образных прокладок, поверхности стоек которых, взаимодействующие с боковыми поверхностями образц;-;, имеют рифление, часть приложенной нагрузки передается боковым поверхностям образца.

Одна из полок каждой прокладки; которая предназначена для взаимодействия с торцовой поверхностью образца, выполнена с переменной жесткостью. увеличивающейся к стойке от значения, равного жесткости однонаправленного углепластика в трансверсальном направлении, т.е. минимального значения жесткости для всех существующих композитов, до значения, равного жесткости того же материала только в продольном направлении, т,е. макси1837203 мального значения жесткости для всех существующих композитов, за счет чего существенно снижается краевой эффект при испытании анизотропных материалов на сдвиг.

Использование специальных насадок, закрепленных на внутренних сторонах полок с переменной жесткостью, позволяет предотвратить смятие торцовых поверхностей образца, на которые передается нагрузка, При этом насадки выполнены из композитного материала, твердость и модуль упругости которого совпадают с твердостью и модулем упругости испытуемого материала в направлении продольной оси образца, В совокупности все введенные элементы позволяют снижать погрешность, которая образуется при испытаниях анизотропных материалов на сдвиг, из-за появления краевого эффекта. Тем самым выполняется поставленная задача по повышению точности и достоверности результатов испытания этих материалов.

Введение новых элементов — специально выполненных прокладок и насадок и их взаимодействие с образцом существенно отличают новое устройство от прототипа.

На чертеже представлено устройство, Устройство содержит пару призматических элементов 1, закрепленные на них две прокладки 2 Z -образной формы, имеющие полки 3 и 4, и две специальные насадки 5.

На поверхности 6 стойки прокладки выполнено рифление, а полка 3, предназначенная для взаимодействия с торцовой поверхностью образца 7, выполнена с переменной жесткостью, т,е, увеличивающейся к стойке от значения, равного жесткости однонаправленного углепластика в трансверсальном направлении, до значения, равного жесткости того же материала в продольном направлении, Полка 4 предназначена для взаимодействия с призмой 1 и упирается в ее боковую сторону, составляющую острый угол с ее усеченной гранью. Насадкй 5 изготовлены из композитного материала, твердость и модуль упругости которого совпадают с твердостью и модулем упругости испытуемого материала в направлении продольной сси образца 7, и закреплены на внутренних поверхностях полок 3, Устройство работает следующим образом.

Насадку 5 закрепляют на внутренней поверхности полки 3 и прокладку 2 с закрепленной насадкой 5 устанавливают на призму 1 так, чтобы гладкая поверхность 8 ее стойки прижималась к поверхности усеченной грани призмы 1, а полка 4 упиралась в боковую сторону призмы 1, составляющую острый угол с ее усеченной гранью, Аналогично собирают вторую прокладку и устанавливают ее на другую призму, Между обеими призмами с установленными на них прокладками размещают испытуемый образец 7 так, чтобы его боковые поверхности взаимодействовали с рифленными поверхностями 6 прокладок 2, а торцовые поверхности — с насадками 5, закрепленными на полках 3.

Затем устройство устанавливают в испытательную машину, центрируют и нагружают осевыми сжимающими усилиями, Эти

15 усилия воздействуют на призматические элементы 1 устройства, усеченные грани которых передают эту нагрузку на взаимодействующие с ними Z îáðàçíûå прокладки 2, которые, в свою очередь, непосредственно передают часть нагрузки в виде касательных и сжимающих усилий боковым поверхностям образца 7 посредством рифленных поверхностей 6, а другую часть — торцовым поверхностям образца 7 через насадки 5.

25 Далее увеличивая нагрузку, доводят образец до полного разрушения и по величине максимальной нагрузки судят о прочности материала испытуемого образца.

Эффективность устройства заключает30 ся в повышении точности и достоверности результатов, снижении затрат на проведение испытаний за счет удобств эксплуатации, связанных с простотой его конструкции, возможностью испытания об35 разцов различных размеров за счет использования прокладок различных размеров.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания.материалов на сдвиг, содержащее две соосные опо40 ры, предназначенные для подсоединения к нагружателю, и размещенные на соответствующих опорах установочные элементы с

Г-образными гнездами для взаимодействия с противоположными поверхностями образца, а рабочие поверхности каждого гнезда параллельны соответствующим поверхностям другого гнезда и наклонены к оси опор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения тсчности при испытании композитных материалов на основе углеродной матрицы, рабочие поверхности гнезд, пересекающиеся с осью опор, предназначены для взаимодействия с соответствующими боковыми поверхностями образца и выполнены рифлеными, вторые рабочие поверхности гнезд предназначены для взаимодействия с участками соответствующих торцовых поверхностей образца и образованы полками, жесткость каждой из которых увеличивается по направлению к

1837203

Составитель B.Æè óí

Техред M.Моргентал Koppexvop СЯекарь Редактор

:Заказ 2861 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета no изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 первой рабочей поверхности этого гнезд о т значения, соответствующего жесткости о цнонаправленного углепластика в трансвЬрсальном направлении, до значения, соответствующего жесткости последнего в продольном направлении, а устройство снабжено прокладками, предназначеными для размещения между соответстующими полками и торцовыми оверхностями образца Ф выравнивания аспределения нагрузки на эти поверх ости.

2. Устройство по и. 1, отл ич а ю щеес я тем, что опоры выполнены в виде усеченных призм с наклонными к их оси параллельными поверхностями, установочные

5 зпементы выполнены Z -образными, стойка каждого из установочных элементов размещена на наклонной поверхности соответствующей призмы, полка гнезда обравована одной из перекладин этого установочного

10 элемента, а другая его перекладина предназначена для опирания о боковую поверхность призмы, на которой он размещен.