Устройство для испытания образцов на осевое растяжение

Полезная модель направлена на обеспечение надежного закрепления образца при испытаниях на осевое растяжение и повышение точности получаемых прочностных характеристик. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для испытания образцов на осевое растяжение содержит стакан с приспособлением для закрепления в разрывной машине с размещенным внутри образцом. В боковой поверхности стакана выполнены равномерно размещенные резьбовые отверстия с ввинченными в них винтами, количество и диаметр которых определено силой трения необходимой для удержания образца и контактным напряжением в материале образца под торцом винта не превышающим (0,2÷0,3)R _cж где R_сж - прочность образца на сжатие. Между образцом и боковой поверхностью стакана помещен вкладыш из мягкого металла с высоким коэффициентом трения по материалу образца.

Полезная модель относится к области строительства, в частности для контроля качества строительных материалов, например, бетона, камня и т.п.

Известно устройство для закрепления призматических образцов в разрывной машине в виде двух плоских стальных пластин (или полуцилиндрических для испытания цилиндров), стягивающих противоположные грани призмы с помощью двух пар болтов, снабженных шарниром Гука и приспособлением для закрепления в разрывной машине (ГОСТ 10180-90, Изд-во стандартов, 1990, С.39, черт.16а).

Основным недостатком этого устройства является ненадежность закрепления образцов особенно из высокопрочного бетона, что проявляется в проскальзывании образца между пластинами. Кроме того, такая схема закрепления приводит к неопределенности напряженного состояния материала образца в районе захвата, что может в ряде случаев приводить к получению заниженной прочности на осевое растяжение.

Известно устройство для закрепления образцов в разрывной машине в виде стакана для испытания образцов цилиндрической формы, с размещенной внутри стакана цангой, шарнира Гука закрепленного в центре днища с наружной стороны, концевого элемента для закрепления шарнира в разрывной машине (ГОСТ 10180-90, Изд-во стандартов, 1990, С.39 черт.16б).

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа являются: закрепление образца за счет его заклинивания при приложении осевой растягивающей нагрузки, при котором усилие на цангу от стакана передается через торцы винтов, что в случае испытаний высокопрочных бетонов и скальных образцов ведет к разрушению винтов, чрезмерным деформациям цанг и выскальзыванию образцов из захвата. Кроме того, при закреплении кернов, выбуренных из строительных

конструкций, невозможно обеспечение плотного прилегания боковой поверхности керна к внутренней поверхности цанги из-за различий в диаметре кернов и неровностей на их поверхности, что ведет к неопределенности напряженного состояния в районе захвата и занижению прочности образца и снижению надежности захвата.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение надежного закрепления образца при испытаниях на осевое растяжение и повышение точности получаемых прочностных характеристик.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для испытания образцов на осевое растяжение, содержащем стакан с приспособлением для закрепления в разрывной машине с размещенным внутри образцом, в боковой поверхности стакана выполнены равномерно размещенные резьбовые отверстия с ввинченными в них винтами, количество и диаметр которых определено силой трения необходимой для удержания образца и контактным напряжением в материале образца под торцом винта не превышающим (0,2÷0,3)R _сж, где R_сж - прочность образца на сжатие.

Кроме того, заявленное решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:

между образцом и боковой поверхностью стакана помещен вкладыш из мягкого металла с высоким коэффициентом трения по материалу образца.

Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, что в боковой поверхности стакана выполнены равномерно размещенные резьбовые отверстия с ввинченными в них винтами, количество и диаметр которых определяют силой трения необходимой для удержания образца и контактным напряжением в материале образца под торцом винта не превышающим (0,2÷0,3)R _сж.

Благодаря наличию этого признака получаем регулируемое однородное напряженное состояние образца, что надежно обеспечивается его захватом без проскальзывания в стакане.

Предлагаемое устройство для испытания образцов на осевое растяжение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2 и двумя фотографиями.

На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого устройства с образцом.

На фиг.2 - его поперечный разрез.

На фото 1 - предлагаемое устройство в начале проведения испытания.

На фото 2 - разрушенный образец в устройстве после испытания.

Устройство для испытания образцов на осевое растяжение содержит стакан 1, винты 2 ввинченные в резьбовые отверстия в боковой поверхности стакана 1, шаровой шарнир (или шарнир Гука) 3, размещенный в центре днища стакана 1, концевик 4 являющийся частью шарового шарнира 3 для закрепления стакана в разрывной машине, испытуемый образец 5, вкладыш 6 из мягкого металла с высоким коэффициентом трения по бетону, например, из алюминия.

Устройство работает следующим образом.

Стакан 1 с внутренним диаметром d _внут=160 мм, имеющий цилиндрическую форму для цилиндрических образцов с диаметром d_обр=150 мм и квадратную форму для призм, одевается на опытный образец 5 так, чтобы между днищем стакана 1 и верхним торцом образца 5 остался небольшой просвет в несколько миллиметров для свободного поворота шарового шарнира 3. В зазор между боковыми поверхностями стакана 1 и образца 5 вставляется вкладыш 6, например, из алюминия и толщиной 1 мм. Двумя парами винтов 2, расположенными во взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях устанавливается одинаковый зазор между поверхностью образца 5 и стенкой стакана 1. Затем остальные винты 2 завинчиваются до упора во вкладыш 6. Далее с помощью динамометрического ключа винты затягиваются до требуемого усилия, которое диктуется следующими условиями:

- суммарное усилие затягивания винтов 2, умноженное на коэффициент трения металла вкладыша 6 по материалу образца 5 должно превышать ожидаемое усилие разрушения образца 5;

- усилие затягивания одного винта 2 не должно превышать предела упругости бетона или (0,2÷0,3)R_сж , где R_сж - прочность материала образца 5 на сжатие.

Второй конец образца 5 оснащается аналогичным образом. После этого образец закрепляют в разрывной машине и производят испытания.

Таким образом, практическое использование предлагаемого устройства показывает абсолютную надежность и удобство в работе.

1.Устройство для испытания образцов на осевое растяжение, содержащее стакан с приспособлением для закрепления в разрывной машине с размещенным внутри образцом, отличающееся тем, что в боковой поверхности стакана выполнены равномерно размещенные резьбовые отверстия с ввинченными в них винтами, количество и диаметр которых определено силой трения, необходимой для удержания образца, и контактным напряжением в материале образца под торцом винта, не превышающим (0,2÷0,3)R_сж , где R_сж - прочность образца на сжатие.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между образцом и боковой поверхностью стакана помещен вкладыш из мягкого металла с высоким коэффициентом трения по материалу образца.