Установка для ударных испытаний образцов материалов

 

Использование: испытания крупногабаритных металлических образцов на ударный изгиб, изгиб с растяжением, растяжение. Сущность изобретения: нагружение образца, закрепленного в захватах, установленных на качающихся в плоскости изгиба образца подвижных опорах, ударным изгибом производится воздействием источника импульсной нагрузки на расположенный между захватами ударник, оснащенный сменной оправкой. Нагрузка, действующая на ударник, может быть преобразована в растягивающую нагрузку на образец с помощью клинового механизма. Последний включает съемные клиновые накладки, закрепленные на ударнике, и вставленные между накладками и захватами полуцилиндрические вкладыши, сопряженные с захватами по цилиндрическим поверхностям. Две сменные оправки, установленные в захватах создают заданный режим пластических деформаций в опорных сечениях образца. Изобретение обеспечивает возможность проведения ударных испытаний при различных видах нагружения образца на одной установке. 1 ил.

Патент относится к области испытательной техники и предназначен для испытания крупногабаритных металлических образцов при различных схемах динамических нагружениях (изгиб, изгиб с растяжением и т.д.).

Известны маятниковые или роторные копры механического действия. Они содержат нож, ротор, основание, систему крепления образца. Однако на этих копрах образец испытывается только на изгиб.

Наиболее близко к патенту по конструкции приходится, установка, описанная в сигнальной информации ("Современные средства высокоскоростных испытаний материалов" М. ЦНИИТЭИприборостроения, 1970, с.22 23, рис.10). Она содержит основание, источник импульсной нагрузки, ударник, захваты и преобразователь нагрузки, выполненный в виде шарнира.

Однако описанная установка не позволяет испытывать образцы на изгиб и на изгиб с широким варьированием цепных и изгибных напряжений.

Целью настоящего изобретения является создание универсальной установки, способной испытывать крупногабаритные образцы (рабочее сечение до 100 см²) при динамическом нагружении при различных схемах испытаний (изгиб, изгиб с растяжением, растяжение, испытания на удар) для получения достоверных оценок работоспособности материалов больших толщин и их сварных соединений в составе конструкций в условиях сложного нагружения, возникающего при импульсном нагружении.

Цель изобретения достигается таким конструктивным решением, которое содержит 3 существенных отличия от прототипа и существующих решений: наличие системы сменных оправок, одна из которых закреплена на ударнике, а две другие установлены в захватах, преобразователь нагрузки, выполненный в виде клинового механизма, включающий съемные клиновые накладки и вставленные между накладками и захватами полуцилиндрические вкладыши, и захваты, установленные на подвижных опорах.

На чертеже показан общий вид установки.

Предлагаемая установка состоит из основания (1), бортовых плит (2), ударника (3) со сменной оправкой (4), преобразователя нагрузки, состоящего из клиновых накладок (5) и полуцилиндрических вкладышей (6), захватов (7) со сменными оправками (10), подвижных опор (8), механизма прижима (9), источника импульсной нагрузки (11). Основание (1) обеспечивает закрепление основных элементов установки. Бортовые плиты (2) соединяют установку в единое целое и служат направляющими для захватов и ударника. Ударник (3) со сменной оправкой (4) обеспечивает создание заданного уровня изгибных деформаций в средней части образца. Преобразователь нагрузки, состоящий из сменных клиновых накладок (5) и полуцилиндрических вкладышей (6), обеспечивает требуемый режим нагружения. Захваты (7) и подвижные опоры (8) при взаимодействии с клиновыми накладками (5) и полуцилиндрическими вкладышами (6) растягивают образец (12) или обеспечивают сближение захватных частей образца в заданном режиме. Оправки (10) в захвате (7) создают заданный режим пластических деформаций в опорных сечениях образца. Источник импульсной нагрузки (11) сообщает ударнику (3) кинетическую энергию.

В статическом состоянии образец (12) закреплен в захватах (7) с помощью механизма прижима (9). Ударник (3) установлен в верхнем положении и закреплен срезаемым штифтом (на фиг.1 не показан), находящимся в бортовых плитах (2). На ударнике установлена сменная оправка (4) и клиновые накладки (5). В захватах (7) установлены сменные оправки (10). Бортовые плиты (2) при помощи шпонок и шпилек (на фиг.1 не обозначены) скрепляют установку в единое целое и служат направляющими для ударника и захватами.

В общем случае установка работает в следующем порядке. Источник импульсной нагрузки (11) воздействует на ударник (3), который срезав удерживающий штифт начинает двигаться вниз. Сменная оправка (4) касается образца (12) и начинает его изгибать. Одновременно клиновые накладки (5) взаимодействуя через опорные плоскости полуцилиндрических вкладышей (6), создают заданный режим нагружения образца (12). Пластические деформации достигают предельного значения и далее происходит разрыв образца. Ударник (3) тормозится крешерами. В случае растяжения захваты тормозятся собственными крешерами.

Таким образом, данная установка благодаря введению системы сменных оправок, преобразователя нагрузки и захватов, установленных на подвижных опорах позволяют получить ценную информацию о поведении материалов при динамическом нагружении.

Система сменных оправок, одна из которых закреплена на ударнике (4), а две другие (10) установлены в захватах позволяет: 1) варьировать соотношение изгибных и цепных деформаций в образце при неизменном пролете, то есть при неизменном расстоянии между оправками в захватах; 2) задавать в различны сечениях одного образца три (по числу оправок) уровня изгибной компоненты при одном нагружении; 3) в зависимости от поставленной задачи, предопределять место разрушения, что обеспечивает максимальный объем информации в результате каждого опыта.

Преобразователь нагрузки, выполненный в виде клинового механизма, включающий съемные клиновые накладки (5) и вставленные между накладками и захватами полуцилиндрические вкладыши (6) и захваты (7), установлены на подвижных опорах (8) обеспечивают возможность осуществления сложного режима нагружения (с непропорциональным изменением компонент деформаций), что характерно для элементов конструкций, испытывающих большие пластические деформации.

Формула изобретения

Установка для ударных испытаний образцов материалов, содержащая основание, установленные на нем подвижные опоры, захваты для образца, источник импульсной нагрузки, ударник, расположенный между захватами с возможностью воздействия на него источника импульсной нагрузки, и преобразователь нагрузки, действующей на ударник, в растягивающую нагрузку на образец, отличающаяся тем, что она снабжена сменными оправками, одна из которых, предназначенная для приложения к образцу изгибающей нагрузки, закреплена на ударнике, а две другие установлены в захватах, преобразователь нагрузки выполнен в виде клинового механизма, включающего закрепленные на ударнике съемные клиновые накладки и вставленные между накладками и захватами полуцилиндрические вкладыши, сопряженные с захватами по цилиндрическим поверхностям, а захваты установлены на подвижных опорах, выполненных качающимися в плоскости изгиба образца.

РИСУНКИ

Рисунок 1