Устройство для определения механических характеристик твердых материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цепь изобретения - повьшение точности путем обеспечения деформирования образца при постоянной температуре с заданной скоростью деформирования. Устройство содержит опорные платформы, на обращенных друг к другу поверхностях которых закреплены захваты для образца , а концентрично захватам установлены цилиндрический экран, предназначенный для циркуляции хладагента , и полый цилиндр с нагревателем на его внешней поверхности. При этом отношение длины 1 цилиндра к его диа-. метру d выбрано из соотношения 104l/d 20. Цилиндр жестко связан с платформами. Напротив экрана выполнены соосные ему кольцевые выточки, предназначенные для циркуляции хладагента , глубина которых равна половине толщины платформ. Экран закреплен на одной платформе с зазором относительно другой. Для деформирования образца с постоянной скоростью выполняют цилиндр из материала с постоянным коэффициентом теплового расширения , например в интервале температур О - из стали 3X13. При проведении программированного деформирования с заданной скоростью цилиндр выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого не является постоянным при изменении . температуры, при этом измеряют деформацию образца и осуществляют обратную связь между датчиком деформаций и нагревателем. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л со СП о ел 00 сд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 55 А1 (59 4 G 0 1 N 3/О 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4059897/25-28 (22) 06.03.86 (46) 07.11.87. Бюл. ¹ 41 (71) Харьковский государственный университет им. А.M,Ãoðüêîão (72) Е.Е.Бадиян, С.А.Бахарев, А.Ф.Сиренко и А.Г.Тонкопряд (53) 620. 172. 2 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 381959, кл. G 01 N 3/08, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения— повышение точности путем обеспечения деформирования образца при постоянной температуре с заданной скоростью деформирования. Устройство содержит опорные платформы, на обращенных друг к другу поверхностях которых закреплены захваты для образца, а концентрично захватам установлены цилиндрический экран, предназначенный для циркуляции хладаген- . та, и полый цилиндр с нагревателем на его внешней поверхности. При этом отношение длины 1 цилиндра к его диаметру d выбрано из соотношения

10 1/d (20. Цилиндр жестко связан с платформами. Напротив экрана выполнены соосные ему кольцевые выточки, предназначенные для циркуляции хладагента, глубина которых равна половине толщины платформ. Экран закреплен на одной платформе с зазором относительно другой. Для деформирования образца с постоянной скоростью выполняют цилиндр из материала с постоянным коэффициентом теплового расширения, например в интервале температур 0 — 300 С из стали 3Х13. При проведении программированного деформирования с заданной скоростью цилиндр выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого не является постоянным при изменении температуры, при этом измеряют деформацию образца и осуществляют обратную связь между датчиком деформаций и нагревателем. 1 s.ï. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения механических характеристик твердых материалов.

Цель изобретения — повьш ение точности путем обеспечения деформирования образца при постоянной температуре с заданной скоростью деформирования. 10

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит опорные платформы 1, на обращенных друг к другу поверхностях которых установлены зах- 1б ваты 2, предназначенные цля крепле— ния концов испытуемого образца 3.

Концентрично оси захватов 2 установлен силовозбудитель, выпопненный в виде полого цилиндра 4, торцы кото- 20 рого жестко закреплены на платформах l. .При этом отношение длины 1 цилиндра к его диаметру d выбирают в пределах 1/d = 10-20. Ha:Bíåøíåé поверхности цилиндра 4 размещен нагреватель, выполненный в виде спирали

5, а в стенке цилиндра 4 размещена термопара 6, электрически связанная с блоком 7 управления температурой.

Коаксиально цилиндру 4 внутри пос- 30 леднего установлен тепловой экран, выполненный в виде второго полого цилиндра 8, предназначенного для циркуляции хладагента. При этом один торец цилиндра 8 жестко закреплен на платформе 1, à между другим торцом цилиндра 8 и второй платформой

1 образован воздушный зазор. На внешней поверхности платформ 1 выполнены кольцевые проточки 9, также пред- 0 назначенные для циркуляции хладагента, глубина которых равна половине толщины платформы 1. Между захватами

2 установлен датчик 10 деформации.

Устройство работает следующим об- 15 разом.

При испытании образца 3 постоянной скоростью деформирования цилиндр

4 выполняют из материала с постоянным коэффициентом теплового расшире- 50 ния в интервале температур 0-300 С, О например, из стали Зх13. Образец 3 жестко закрепляют в захватах 2 последовательно с динамометром 11 и нагревают цилиндр 4 при помощи спирали 5, увеличивая его температуру линейно во времени до 300ОС с помощью блока 7 управления. Температуру нагрева цилиндра 4 контролируют при

35 2 помощи термопары 6. При этом происходит деформирование образца 3 с постоянной скоростью, что обеспечивается постоянной величиной термического расширения материала цилиндра 4 в указанном интервале температур. В полый цилиндр 8 и проточки 9 подают хладагент. При этом количество тепла

Q, передаваемое платформами 1 в единицу времени определяется выражением,Т

Q л iK Я Х где К вЂ” коэффициент теплопровоцности ма т ери ап а оп о р ных пл атфор м 1;

Т вЂ” пер еп ад температур между цилиндром 4 и центром платформы l

Х вЂ” расстояние между торцом цилиндра 4 и центром платформы

1;

S — сечение платформы 1 в месте выполнения проточки 9.

Поскольку Т„ Х и К не зависят от прохождения проточек 9 относительно второго цилиндра 8, то величина 4 Q определяется: только сечением S платформ 1. При этом величина S будет минимальной при расположении проточек 9 напротив торцов цилиндра .8.

При глубине проточек 9 меньше половины толщины платформ 1 эффект тепло— защиты будет недостаточным, при глубине проточек 9 больше половины толщины платформ 1 уменьшается жест— кость последних. Таким образом, наличие проточек 9 и теплового экрана обеспечивает защиту образца 3 от нагрева как через платформы 1, так и непосредственно от нагревателя воздушным потоком.

При помощи динамометра 11 и датчика 10 деформации в процессе деформирования определяется величина деформации Q и напряжения d образца 3 и строится деформациснная кривая, по которой определяют механические свой— ства материала образца 3При проведении программированного деформирования в условиях, когда скорость деформирования образца во времени осуществляется по определенному закону, цилиндр 4 выполняют из материала, коэффициент линейного расширения которого не является постоянным при изменении температуры. Для этого осуществляют обратную связь (не показана) между датчиком 10 деформации и

1350535

Формула изобретения

2. Устройство по п. I о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения постоянной скорости деформирования образца, цилиндр выполнен из материала с постоянным коэффициентом теплового расширения.

2 g.

Составитель M.Èàòþøèí

Техред М.Ходанич

Редактор Л.Гратилло

Корректор А.Обручар

Заказ 5276/42

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагревателем. При этом соотношение

1/й !0-20 (дпя стандартных образцов с рабочей длиной 20-30 мм) справедливо для любых материалов. Увеличение указанного соотношения приводит к неравномерности прогрева цилиндра

4 и уменьшению его жесткости, а при уменьшении указанного соотношения деформация цилиндра 4 в укаэанном интервале температур недостаточна для построения деформационной кривой

I. Устройство для определения механических характеристик твердых материалов, содержащее опорные платформы с закрепленными на обращенных одна к другой поверхностях захватами испытуемого образца; силовозбудитель, выполненный в виде полого цилиндра, торцы которого жестко закреплены на платформах концентрично оси захватов, и нагреватель, предназначенный для нагрева цилиндра, отличающееся тем,что, с целью повышения точности путем обеспечения деформирования образца при постоянной температуре с заданной скоростью, устройство снабжено размещенным в полости цилиндра соосно ему цилиндрическим экраном с двойными стенками, установленным с зазоIð ром относительно одной платформы и жестко закрепленным на другой, на обращенных в противоположные стороны поверхностях платформ напротив цилиндрического экрана выполнены соосные ему кольцевые проточки глубиной, равной половине толщины платформ, а отношение длины цилиндра к его диаметру выбрано из соотношения

10 (1/d < 20.