Устройство для испытания материалов на изгиб

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>953511

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. саид-sy- " (51)М. Кл. (22) Заявлено 23. 01. 81 (2! ) 3242498/25" 28

С 01 N 3/20 с присоединением заявки №

3Ъоударстаанный комнтет

СССР но делам - нзооретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23 ° 08 ° 82 ° Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23. 08. 82 (53) УДК 620.174. . 25(088. 8) (72) Авторы изобретения

В. И. Костров, Н. В. Пискунов, Я. Г. Потапов и Ю. П. Стар (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

НА ИЗГИБ

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано 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 |1).

Наиболее близким по технической сущности и достиагемому результату l5 к изобретению является устройство для испытания материалов на изгиб, содержащее подвижный захват в виде стакана с поперечным пазом для образца, неподвижный захват в виде ус" тановленного с зазором внутри стакана цилиндра с поперечным пазом и осевым отверстием, установленные в пазу платформу с двумя нагружаю2 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 сбединен с измерителем деформации, и измеритель нагрузки 21.

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.

953511

Цель изобретения - упрощение испытания при определении модуля сдвига.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее подвижный захват в виде стакана с поперечным пазом для образца, неподвижный зах. ват 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 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, 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 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

5 и осевым отверстием 6 и установленные с зазором внутри стакана l,установленные в поперечном пазу 5 ци линдра 4 платформу .7 с двумя нагружающими наконечниками 8 и следящую двухножевую опору 9 с осевым отверстием

10, которое соосно осевому отверстию

6 цилиндра 4, измеритель 11 деформации, трубу 12, жестко соединяющую следящую опору 9;:и измеритень 11 деформации, основной стержень 13, который установлен внутри трубы 12, один конец которого предназначен для взаимодействия с образцом 3, а другой кинематически соединен с измерителем

11 деформации, траверсу 14, жестко соединенную с открытым торцом стакана 1, дополнительный измеритель 15 деформации со стержнем 16, который соединен с основным стержнем 13. Из" меритель 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 4 соединен с измерителем 18 нагрузки.

Для испытания материалов при пониженной или повышенной температурах предусмотрена крио-термокамера 19.

При 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.

30 образца относительно нагружающих на". конечников 8 платформы 7. В то же время стержень 16, соединенный со стержнем 13, перемещает измеритель 15 деформации, который в свою очередь совместно с трубой 17,соединенной с траверсой 14, перемещается относительно цилиндра 4, фиксируя прогиб образца 3 относительно кромок паза

2 стакана l, взаимодействующих с измерением прогибов измеритель 18 деформации 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.

Образец 3 устанавливается в поперечные пазы 2 и 5 стакана 1 и цилиндра

4 между нагружающими наконечниками

8 платформы 7 и следящей опорой 9.

При включении нагружающего устройства стакан 1 перемещается относительно цилиндра 4, 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

5 953511

Для образца с прямоугольным сечением модуль сдвига G рассчитывают по формуле

P a

b hfdf)>-cv„f7

6 =4), 6где Pнагрузка, фиксируемая измерителем 18 нагрузки; расстояние от кромки поперечного паза стакана до нагружающего наконечника 8; ширина поперечного сечения образца; высота поперечного сечения образца; прогиб образца относительно кромок паза стакана 1; прогиб образца относительно нагружающих наконечников 8; безразмерный параметр, определяемый выражением

1 — расстояние между нагружающими наконечниками 8;

1 - расстояние между кромками поперечного паза стакана 1.

Использование устройства позволяет упроститЬ испытание материалов на изгиб, так как оно позволяет измерить одновременно зависимости

"нагрузка-прогиб" относительно кро-мок поперечного паза стакана и "нагрузка-прогиб" относительно нагружаю- щих наконечников, по которым вычисляют модуль упругости, модуль сдвига и разрушающее напряжение при изгибе.

Формула изобретения

Устройство для испытания материалов на изгиб, содержащее подвижный захват в виде стакана 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 отверс" тием,соосным отверстию в цилиндре,измеритель деформации, трубу, соединяющую следящую опору с измерителем деформа15 ции, установленный внутри трубы основной стержень, один конец которого предназначен для взаимодействия с образцом, а другой кинематически соединен с измерителем деформации, го и измеритель нагрузки, о т. л и",ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения испытания, оно снабжено жестко связанной с открытым торцом стакана .траверсой, дополнительным иэмери25 телем деформации со стержнем, который соединен с основным стержнем, и расположенной с зазором коаксиально первой труба дополнительной трубой, соединяющей траверсу с дополнительзв ным измерителем деформации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тарнопольский Ю. М., Кинцис Т.Я.

Методы статистических испытаний арз мированных пластиков. М., "Химия", 1975, с. 179-185.

2. Конструкционные материалы на основе графита. М., "Металлургия", 197?, с. 52-77 (прототип).