Установка для физико-механических испытаний образцов материалов

Авторы патента:

G01N3/32 - путем приложения повторяющихся или пульсирующих усилий (создание таких усилий вообще, - см. такие классы, как B06,G10 )

Владельцы патента RU 2522824:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги. Установка дополнительно содержит вторую зубчатую рейку, связанную со вторым захватом, и механизмы ударного нагружения в соответствии с числом ударных импульсов, каждый из которых выполнен в виде зубчатого колеса, взаимодействующего со второй рейкой, рычага с осью вращения, установленной соосно колесу с возможностью независимого поворота, груза, установленного на рычаге, и двух упоров, установленных на колесе с возможностью взаимодействия с рычагом, при этом груз расположен выше оси вращения рычага, рычаг расположен с зазором между упорами, а упоры на каждом колесе расположены с угловым смещением относительно упоров на других колесах. Технический результат: увеличение информативности исследований образцов материалов путем испытаний при наложении сжимающих и растягивающих ударных импульсов на циклы затухающих колебаний нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.

Известна установка для физико-механических исследований образцов материалов (патент РФ №1807327, кл. G01N 3/34, 1993), содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги.

Недостаток установки состоит в отсутствии возможности проведения исследований при наложении сжимающих и растягивающих ударных импульсов на циклы затухающих колебаний нагрузки.

Известна установка для физико-механических исследований образцов материалов (патент РФ №1672279, кл. G01N 3/32, 1991), принимаемая за прототип. Установка содержит станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги.

Недостаток установки также состоит в отсутствии возможности проведения исследований при наложении сжимающих и растягивающих ударных импульсов на циклы затухающих колебаний нагрузки. Это снижает информативность экспериментальных исследований.

Техническим результатом изобретения является увеличение информативности исследований образцов материалов путем испытаний при наложении сжимающих и растягивающих ударных импульсов на циклы затухающих колебаний нагрузки.

Технический результат достигается тем, что установка для физико-механических испытаний образцов материалов, содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги, согласно изобретению имеет вторую зубчатую рейку, связанную со вторым захватом, и механизмы ударного нагружения в соответствии с числом ударных импульсов, каждый из которых выполнен в виде зубчатого колеса, взаимодействующего со второй рейкой, рычага с осью вращения, установленной соосно колесу с возможностью независимого поворота, груза, установленного на рычаге, и двух упоров, установленных на колесе с возможностью взаимодействия с рычагом, при этом груз расположен выше оси вращения рычага, рычаг расположен с зазором между упорами, а упоры на каждом колесе расположены с угловым смещением относительно упоров на других колесах.

Технический результат достигается также тем, что между вторым захватом и станиной установлен упругий элемент.

На фиг.1 представлена схема установки.

Установка для физико-механических испытаний образцов материалов содержит станину 1, установленные на ней захваты 2, 3 образца 4 и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса 5, взаимодействующей с ним зубчатой рейки 6, установленной с возможностью перемещения и связанной с одним из захватов 2, штанги 7, торцом соединенной с зубчатым колесом 5, и груза 8, установленного на другом торце штанги 7.

Установка имеет вторую зубчатую рейку 9, связанную со вторым захватом 3, и механизмы ударного нагружения в соответствии с числом ударных импульсов, каждый из которых выполнен в виде зубчатого колеса 10, взаимодействующего со второй рейкой 9, рычага 11 с осью 12 вращения, установленной соосно колесу 10 с возможностью независимого поворота, груза 13, установленного на рычаге 11, и двух упоров 14, 15, установленных на колесе с возможностью взаимодействия с рычагом 11. Груз 13 расположен выше оси 12 вращения рычага. Рычаг 11 расположен с зазором между упорами 14, 15. Упоры 14, 15 на каждом колесе 10 расположены с угловым смещением относительно упоров на других колесах 16.

Между вторым захватом 3 и станиной 1 установлен упругий элемент 17. Для выведения штанги 7 из положения равновесия используют лебедку 18 с тягой 19 и фиксатором 20. Захваты 2, 3 с образцом 4 перемещаются в направляющей 21.

Установка работает следующим образом.

Лебедкой 18 с тягой 19 и фиксатором 20 выводят штангу 7 из положения равновесия, после чего штанга 7 совершает затухающие колебания под действием груза 8 и посредством колеса 5, штанги 6 и захвата 2 нагружает образец 4 затухающими циклическими нагрузками. Параметры циклической нагрузки задаются характеристикой жесткости упругого элемента 17 и сопротивлением осевому перемещению штанги 9.

Штанга 9 также совершает возвратно-поступательные перемещения, как и штанга 6, при этом поворачивает колеса 10, 16 механизмов ударного нагружения. При поворотах колес 10, 16 соответствующие упоры 14, 15 поворачивают рычаги 11, которые после перехода через вертикальные положения движутся с ускорением под действием соответствующих грузов 13, наносят удары по соответствующим упорам и через соответствующие колеса и рейку 9 с захватом 3 создают ударные импульсы на образце 4. При ударе рычага 11 по упору 14 образец 4 испытывает растягивающий импульс, при ударе по упору 15 - сжимающий импульс. Запаздывание импульсов от разных ударных механизмов задается между испытаниями угловым смещением пары упоров 14-15 на колесе 10 относительно пары упоров на колесе 16. Величина импульсов задается весом грузов 13. Асимметричность импульсов на каждом механизме ударного нагружения задается асимметричным расположением упоров относительно вертикальной линии на каждом колесе перед началом испытаний.

Установка обеспечивает проведение испытаний образцов материалов в новых условиях - при наложении сжимающих и растягивающих ударных импульсов на циклы затухающих колебаний нагрузки. Это повышает информативность экспериментальных исследований свойств материалов.

1. Установка для физико-механических испытаний образцов материалов, содержащая станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги, отличающаяся тем, что она имеет вторую зубчатую рейку, связанную со вторым захватом, и механизмы ударного нагружения в соответствии с числом ударных импульсов, каждый из которых выполнен в виде зубчатого колеса, взаимодействующего со второй рейкой, рычага с осью вращения, установленной соосно колесу с возможностью независимого поворота, груза, установленного на рычаге, и двух упоров, установленных на колесе с возможностью взаимодействия с рычагом, при этом груз расположен выше оси вращения рычага, рычаг расположен с зазором между упорами, а упоры на каждом колесе расположены с угловым смещением относительно упоров на других колесах.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между вторым захватом и станиной установлен упругий элемент.

Изобретение относится к области измерения, в частности определения механических свойств материалов. Способ заключается в возбуждении колебаний образца композиционного материала в виде прямоугольной пластины со свободными краями и определении частот и картин форм собственных колебаний пластины.

Установка для испытания образцов материалов на усталость при сложном напряженном состоянии // 2517976

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит два двигателя разной мощности с параллельными валами и встречно направленными крутящими моментами, два рычага, одни концы которых соединены с валом соответствующего двигателя, захваты для образца, один из которых установлен на конце первого рычага, и формирователь нагрузки, шарнирно связанный с концом второго рычага и соединенный со вторым захватом.

Стенд для исследования энергообмена при релаксации напряжений // 2516611

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит корпус, закрепленную на нем матрицу с криволинейным пазом и толкатель для перемещения образца вдоль паза матрицы.

Стенд для усталостных испытаний групп образцов при циклическом изгибе // 2515188

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к усталостным испытаниям групп образцов из сравниваемых материалов в условиях их нагружения, аналогичных изгибному нагружению зуба шестерни в коробках передач автомобилей.

Устройство для испытания образцов материалов при циклическом нагружении // 2512084

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для оценки энергии разрушения материалов на изгиб, интенсивности износа материала, смазывающей способности масел и смазок.

Способ определения долговечности дисков турбомашин // 2511214

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к способам определения долговечности дисков турбомашин путем моделирования в процессе стендовых испытаний эксплуатационных условий нагружения и поврежденности в критических зонах дисков турбомашин.

Стенд для ударных испытаний образцов // 2510007

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям на прочность. Стенд для ударных испытаний образцов содержит основание, установленные на нем разгонное устройство, включающее маховик с приводом его вращения, штангу, приспособление для создания фрикционного взаимодействия штанги с маховиком, направляющую для перемещения штанги и соосные захваты для образца.

Установка для испытания образцов на усталость // 2503945

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка для испытания образцов на усталость содержит корпус, установленные на нем эксцентриковый механизм нагружения, консольный захват образца, связанный с механизмом нагружения, привод вращения и торцевой захват образца, закрепленный на валу привода вращения.

Установка для испытаний образцов на усталость при кручении // 2503944

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка для испытаний материалов на усталость при кручении содержит основание, соосные активный и пассивный захваты для концов образца, механизм возвратно-вращательных движений активного захвата, включающий зубчатое колесо, установленное на активном захвате, и привод его вращения.

Способ обнаружения в металле микротрещин // 2498263

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к способу обнаружения в металле конструкции микротрещин, в том числе в процессе ее эксплуатации.

Установка для оценки усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях // 2523057

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к оборудованию для испытаний материалов, в частности асфальтобетона, на усталость при циклических динамических воздействиях, и может быть использовано в автодорожном хозяйстве, строительстве аэродромов, строительной индустрии. Установка содержит каркас, подъемный стол, выполненный с возможностью изменения высоты, узел позиционирования балки-образца, узел нагружения балки-образца, выполненный с возможностью приложения циклической динамической нагрузки и возможностью измерения перемещений и нагружающего усилия, содержащий шатунно-ползунный механизм. Узел позиционирования балки-образца содержит зажимные захваты, установленные по концам балки-образца параллельно поперечной оси симметрии каркаса и промежуточное упругое основание, выполненное в виде емкости, заполненной модельным грунтом с возможностью плотного контактирования с обращенной к нему плоскостью балки-образца. Нагружающий элемент узла нагружения балки-образца выполнен с возможностью его позиционирования в середине балки-образца. Технический результат: повышение достоверности оценки параметров прочностной усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях, а также снижение материалоемкости конструкции. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Центробежная установка для испытания образцов при исследовании энергообмена // 2526596

Изобретение относится к испытательной технике, к центробежным установкам для испытания образцов на прочность при исследовании энергообмена. Центробежная установка содержит основание, установленную на нем платформу вращения, радиально размещенные на платформе захваты для образца, один из которых соединен с платформой, центробежный груз, соединенный со вторым захватом, и два соосно установленных привода вращения, кинематически связанных с платформой. Центробежная установка дополнительно снабжена двумя электромагнитными фиксаторами для соединения платформы с соответствующими приводами вращения. Технический результат: повышение объема информации при исследовании энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел путем обеспечения испытаний при ступенчатых изменениях осевой нагрузки с созданием в моменты ступенчатых изменений осевой нагрузки импульсных изгибающих нагрузок, пропорциональных величинам ступеней изменения осевой нагрузки и имеющих одинаковые или разные направления изгиба. 1 ил.

Установка для испытания образцов материалов на изгиб // 2528120

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, захват образца, закрепленный на платформе, два центробежных груза, предназначенные для закрепления на концах образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения, пару катков, установленных с эксцентриситетом по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней, один из которых установлен на валу. Установка дополнительно снабжена вторым валом, установленных соосно первому валу, и приводом вращения второго вала, при этом второй каток установлен на втором валу. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний как при знакопеременном изгибе в двух плоскостях, так и при знакопеременном изгибе в одной плоскости и знакопостоянном изгибе во второй плоскости, а также при круговом изгибе и круговом изгибе с растяжением. 1 ил.

Способ испытания конструкций и установка для его осуществления // 2530470

Изобретение относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям материалов, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использовано для испытания балочных конструкций на изгиб. Сущность: на образец прикладывают регулируемую циклическую нагрузку и по скорости нагружения или скорости разгружения, и по ее величине, выбранные параметры нагрузки выдерживают на заданном промежутке времени. Диапазон и место приложения нагрузок регулируют устройством нагружения и силовым устройством, а прочностные и деформационные параметры испытываемой конструкции измеряют в заданном интервале времени. Установка содержит закрепленные в силовом полу опоры для размещения испытываемого образца, устройство нагружения с силовым устройством. Устройство нагружения выполняют в виде, по меньшей мере, одного рычага, а силовое устройство выполняют в виде грузовой емкости, которую размещают на каждом рычаге устройства нагружения и выполняют с возможностью заполнения ее жидкостью. Технический результат: возможность оценить прочностные и эксплуатационные параметры изгибаемых строительных конструкций в реальных режимах изменения нагрузок при эксплуатации после полной и частичной разгрузки. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Центральная установка для циклических испытаний // 2532761

Изобретение относится к испытательной технике, к исследованию образцов и изделий на прочность при циклическом нагружении. Установка содержит корпус, установленную на нем платформу с приводом вращения, расположенные на ней дополнительные платформы, захват для образца, размещенный на одной из дополнительных платформ. Дополнительные платформы установлены последовательно одна на другой и снабжены приводами вращения, при этом количество платформ задано количеством циклов нагружения. Технический результат: расширение технологических возможностей путем обеспечения многоцикловых нагружений при независимом регулировании количества и параметров циклов в ходе испытаний. 1 ил.

Установка для испытания образцов материалов на усталость при изгибе // 2533998

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосно торцевые и центральный захваты с общей осью вращения и отверстиями для образца, привод вращения торцевых захватов, толкатель, одним концом связанный с центральным захватом, и нагружатель, соединенный с другим концом толкателя. Отверстия в захватах имеют некруглое сечение и выполнены в соответствии с сечением образца. Технический результат: увеличение объема информации путем проведение испытаний при одноцикловом и двухцикловом нагружении изгибом с постоянным соотношением усилий в продольных сечениях образца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Установка для испытания образцов на изгиб // 2536090

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, установленный на ней захват образца, центробежный груз для закрепления на конце образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения и пару катков, установленных с эксцентриситетом относительно оси вала по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней. Установка дополнительно снабжена приводом вращения захвата относительно оси вращения платформы. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний при знакопеременном изгибе образца в двух плоскостях с одновременным центробежным растяжением. 1 ил.

Способ контроля жесткости однопролетных балок из физически нелинейного материала // 2538361

Изобретение относится к области строительства и предназначено для контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами (в частности, железобетонных балок), и нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Согласно заявленному способу изготавливают для определенного типа балок из физически нелинейного материала эталонную конструкцию с соблюдением всех технологических требований по качеству. Определяют в указанной конструкции основную или первую резонансную частоту колебаний ω0. Нагружают конструкцию ступенчато возрастающей равномерно распределенной нагрузкой, измеряют максимальный прогиб w0 на каждом этапе нагружения и по результатам испытаний эталонной балки строят аппроксимирующую функцию По этой зависимости при контроле жесткости серийно выпускаемых балок определенного типа определяют значение параметра К, соответствующего заданной контрольной нагрузке q0. Технический результат − расширение технологических возможностей неразрушающего способа контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами. 1 табл., 3 ил.

Стенд для испытания образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов // 2539758

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для исследования образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов на воздействие механических колебаний, а именно, волн Рэлея. Стенд содержит основание, установленные на нем полку с захватом для образца, механизм нагружения, связанный с захватом и включающий привод вращения. Механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно размещенных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом. Диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения и установлен на валу с возможностью регулирования эксцентриситета, а привод вращения выполнен с возможностью регулирования скорости вращения. Технический результат: увеличение объема получаемой информации при проведении испытаний образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов за счет возможности воздействия на них колебаний круговой или эллиптической формы, характерных для волн Рэлея. 1 ил.

Способ экспериментального определения статико-динамических характеристик бетона в условиях циклических нагружений // 2547348

Изобретение относится к строительству, в частности к определению параметров деформирования бетона в условиях циклических нагружений до уровня, не превышающего предела прочности бетона на сжатие Rb и на растяжение Rbt. Сущность: осуществляют закрепление опытного бетонного образца в виде призмы в зажимах испытательного стенда с использованием центрирующего устройства, обеспечивающего центральное приложение нагрузки в процессе нагружения. Регистрируют усилие и деформации призмы во времени с использованием динамометра и тензостанции. Многократное статическое или динамическое нагружение осуществляют посредством вращения и кратковременного изменения диаметра оси в месте соединения рычага и компенсирующего элемента. Технический результат: упрощение способа испытания, расширение функциональных возможностей экспериментального определения статико-динамических характеристик бетона в условиях циклических нагружений, заключающееся в чередовании приложения статических и динамических нагрузок на образец. 4 ил.