Устройство для испытания материалов на прочность

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ПРОЧТОСТЬ, Содержащее нагружающий механизм н связанный с ним преобразователь усилий, выполненный в виде шарнирно соединенного четырехзвенника, внутри которого размещены захваты для образца, о тли ч а юще ее я тем, что, с целью приближения условий испытания к реальным за счет обеспечения непропо1 щ1онального изменения нагрузок по осям образца при его нагружении, устройство снабжено двумя параллельно расположенными планками с пазами для аарнирных соеда1нений четырехзвенника и съем1шми упорами, установленными в пазах, а стороны четырехзвенника выполнены в виде упругих сегментов, обращенных выПуЮгостямн внутрь чеТ фехзвенника , причем между выпуклостями сегментов и захватами для (Л образца размещены наборы прокладок.

2 А

1

14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН 4Й (21) 3681406/22-03 (22) 26. 12.83 (46) 30.04.85. Бюл. М 16 (72) Е.В.Лодус (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горкой геомеханики и маркшейдерского дела (53) 620. 172.242(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 638831, кл. 6 01 И 3/08, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 7!8761,.кл. G 01 N 3/08, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ NCHhFTAHHH

МАТЕРИАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ, содержащее нагружающий механизм и связанный с нии преобразователь усилий, выпол4(51 G Ol N 3 08 Е 21 С 39 00 ненный в виде шарнирно соединенного четырехзвенника, внутри которого размещены захваты для образца, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью приближения условий испытания к реальным за счет обеспечения непропорционального изменения нагрузок по осям образца при его нагружении, устройство снабжено двумя параллельно расположенными планками с пазами для шарнирных соединений четырехзвенника и съемными упорами, установленными в пазах, а стороны четырехзвенника выполнены в виде упругих сегментов, обращенных выпуклостями внутрь четырехзвенника, причем между выпуклостями сегментов и захватами для образца -размещены наборы прокладок.

1 1153262

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности, к устройствам для испытания образцов материалов при плоском напряженном состоянии в условиях кратковременного или длительного приложения нагрузки.

Известно устройство для испытания материалов на прочность при плоском Напряженном состоянии, !О содержащее тяги, попарно соединенные с захватами для образца и свя-. занные с приводом, причем две соосные тяги соединены непосредственно с приводом, две другие тяги, расположенные соосно друг другу и перпендикулярно двум первым, соединены с приводом через траверсы (I) .

Недостатком этого устройства яв- ляется его сложность, а также невоз- !я! можность изменения соотношения величин усилий, прикладываемых к образцу по взаимно перпендикулярным осям, в процессе испытания образца. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройстве для испытания материалов на прочность, содержащее нагружающий механизм и связанный с ним преобразователь усилий, выполненный в виде шарнирно соединенного четырехзвенника, внутри которого размещены захваты для образца. Стороны четырех- 6

35 звенника выполнены в виде планок, а захваты посредством тяг связаны с вершинами четырехзвенника. Соогношение между усилиями в устройстве от начала нагружения и до разрушения образца остается постоянным j2) .

Для многих элементов конструкции и материалов, в частности систем, содержащих различно ориентированные в пространстве упругие элементы, а также. пластов горных пород, расположенных в зоне работы добычных комбайнов, характерно непропорциональное изменение усилий, действующих во т взаимно перпендикулярных направлениях.

Недостаток известного устройства состоит в отличии условий испытаний от реальных ввиду невозможности непропорционального нагружения образца.

Цель изобретения — приближение условий испытаний к реальным эа счет обеспечения непропорционального изменения нагрузок по осям образца при его нагружении.

Указанная цель достигается тем, что устройство для испытания материалов на прочность, содержащее нагружающий механизм и связанный с ним преобразователь усилий, выполненный в виде шарнирно соединенного четыре звенника, внутри которого размещены захваты для образца, снабжено двумя параллельно расположенными планками с пазами для шарнирных соединений четырехзвенника и съемными упорами, установленными в пазах, а стороны четырехзвеиника выполнены в виде упругих сегментов, обращенных выпуклостями внутрь четырехэвенника, причем между выпуклостями сегментов и захватами для образца размещены наборы прокладок.

На чертеже изображена схема устройства для испытания материалов на прочность.

Устройство содержит нагружавший механизм, состоящий из двух колонн 1 с траверсами 2 и 3 и нагрузочного винта 4, связанный с нагружающив: механизмом преобразователь усилий, выполненный в виде двух параллельно расположенных планок 5 и 6 с пазами 7 и упорами 8, закрепляемыми в пазах 7 винтами 9, причем планка 5 закреплена на траверсе 3, а планка связана посредством втулок 10 с нагруэочным винтом 4, и четырехэвенника, состоящего из двух горизонтально расположенных сегментов II и 12 и двух вертикально расположенных сегментов !3 и 14, соединенных между собой шарнирами 15, размещенными в -; пазах 7 планок 5 и 6, и измерительные индикаторы !6 и 17. В сегментах

1 — 14 установлены винты 18 для крепления прокладок 19 с захватами 20 для образца 21. Схема изображена для случая испытания образца на раскалывание с боковым подпором, поэтому верикальные захваты выполнены в виде клиньев 22.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления раскалывания с увеличивающимся боковым подпором . четырехэвенник собирается иэ сегментов с одинаковой жесткостью, Упоры 8 в пазах 7 устанавливают так, что в исходном состоянии они контактируют с шарнирами 15. Вращением винта 4

1 l 53262 четырехзвенник сжимают между планками 5 и 6. При этом получают увеличивающееся сжимающее усилие со стороны клиньев 22 и увеличивающееся сжимающее усилие со стороны захватов 20.

Если в исходном состоянии прокладки 19 не установлены, то рост боково- . го усилия начинается при достижении некоторого усилия на клиньях 22.

Для осуществления раскалывания приlg возрастающей растягивающей боковой нагрузке захваты 20 меняют местами с клиньями 22, упоры 8 убирают, а вместо сегментов 13 и 14 устанавливают более жесткие сегменты с большей тол-1 щиной стенок. При создании растягивающей нагрузки образец 21 приклеивают к поверхности .захватов 20. Если более жесткими являются, горизонталь ные сегменты 11 и 12, то при отсутствии упоров 8 сжатие сегментов приводит к постепенному снижению интенсив=, ности увеличения горизонтальной нагрузки вследствие того же эффекта дополнительного деформирования вертикальных сегментов 13 и 14 горизонтальными сегментами 11 и 12. При замене раскалывающих клиньев 22 на захваты

20 все указанные режимы осуществляются для плоского напряженного состоя30 ния сжатия-растяжения, причем рассмотренные схемы испытаний справедливы для образцов, податливость которых мала по сравнению с податливостью четырехзвенника.

Для осуществления испытаний образцов 2! в режиме циклического нагружения на месте измерителя 16 может быть размещен исполнительный орган пульсатора, После каждого цикла нагружения непропорционально изменяющимися нагрузками возвращение планки 5 в исходное положение осуществляется за счет упругого восстановления четырехзвенника. При необходимости изменить пределы колебания усилий вращают винт 4 и изменяют тем самым степень нагруженности образца 21, и при нелинейности характеристик жесткости сегментов изменяется также разность между верхним и нижним уровнями нагрузок.

При длительных испытаниях нри -. плоском напряженном состоянии после достижения заданного уровня и соотношения нагрузок усилие поддерживается эа счет упругой энергии четырех звенника.

Определение усилий осуществляется методом тарировки, для чего между сегментами 11 и 12, 13 и 14 вместо образца 21 устанавливают жесткие силоиэмерители.

Изобретение позволяет расширить виды нагружения образцов, проводить непропорциональные нагружения за счет различной интенсивности нарастания нагрузок по взаимно перпендикулярным осям как -при статических так и при циклических нагружениях.

ll53262

Составитель В.Тааьвойв

Редактор ЕЛопча - Техред М.Иароцай Корректор-Л.Пилипенко

«е

Закаэ 2499f37 Тйрам 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

fM35, Москва, Ж-35, Рауиская цаб., д; 4/5

Филиал ИПП "Патент", г.Умгород, ул.Проектная,4