CZ24554U1 - Přípravek pro zkoušky vzorků typu motýlek - Google Patents

Description

Navrhované technické řešení spadá do sekce fyzika, konkrétně do oblasti zjišťování pevnosti pevných materiálů použitím mechanického namáhání.

Dosavadní stav techniky

Pro popis materiálového chování, například pro konstrukční výpočty či počítačové simulace, se pro většinu aplikací požívají data naměřená na hladkých vzorcích pri tahovém zatěžování. V případě standardních typů vzorků (plochých či válcových) je po průřezu aktivní části vzorku přítomný různý stav napjatosti. Toto je však velmi zjednodušený přístup pro popis materiálového chování, pri kterém jsou pro obecný popis materiálového chování používány výsledky naměřené pro jednoosé zatížení. V reálných podmínkách zatěžování konstrukcí však dochází k víceosému zatěžování, jež nelze popsat pouze na základě zkoušky tahem.

Popisovaný problém odstraňuje přípravek pro zkoušky vzorků typu motýlek, který byl navržen, aby umožnil dosáhnout shodného stavu napjatosti po celé aktivní části vzorku.

Vzorek typu motýlek je plochý vzorek s tvarovým vybráním v aktivní části vzorku. Vybrání je navrženo tak, aby byl dosažen konstantní stav napjatosti podél celé aktivní části vzorku, a tím je zajištěn rovnoměrný a jasně definovaný stav napjatosti. Přípravek pro zkoušky vzorků typu motýlek umožňuje prostřednictvím natáčení osy vzorku vůči zatěžující síle a zatěžování v tahu nebo tlaku získat různé stavy napjatosti. Pokud jsou tyto stavy napjatosti pro sledovaný materiál získány komplexně, umožňují popis materiálového chování pro téměř libovolný způsob zatěžování. Navrhované technické řešení umožňuje nejen vyhodnocení plasticit materiálu, ale také vyhodnocení parametrů poškození. Uvedený přístup pro popis materiálového chování, který využívá přípravek pro zkoušky vzorků typu motýlek, umožňuje výrazné zpřesnění predikce chování materiálu, které standardní metody neumožňují.

Podstata technického řešení

Při provádění zkoušek pevnosti vzorků typu motýlek je nutné pro zkoušení použít odpovídající zkušební přípravek.

Výhodou přípravku pro zkoušky vzorků typu motýlek je, že umožňuje přesné uložení vzorku, kterýje namáhán pri tahové zkoušce v ose, a to bez přídavných napětí. Přípravek umožňuje natáčení zkušebního vzorku po úhlu 10°, a to v rozmezí od úhlu 0° až do úhlu 90°, přípravek umožňuje také natočení zkušebního vzorku i v úhlu 45°. Možnost natočení zkušebního vzorku v popsaných úhlech je výraznou výhodou oproti ostatním v současnosti používaným zkušebním zařízením, neboť umožňuje získat různé stavy napjatosti, v důsledku čehož lze popsat materiálové chování pro mnoho druhů způsobu zatěžování.

Podstata navrhovaného technického řešení spočívá v konstrukčním vytvoření přípravku pro zkoušky vzorků typu motýlek. Přípravek se skládá z dolního a horního svařovaného rámu, upínacích desek a kolíků. Dolní svařovaný rám tvoří těleso pro upevnění pouzder, dále spodní deska rámu a příruba. Homí svařovaný rám tvoří těleso pro upevnění pouzder, homí deska rámu, fixační kroužek a distanční kroužek. Na homí desce rámu a spodní desce rámu jsou umístěny upínací desky, které jsou zafixovány v přesné poloze. Upínací desky jsou na celé ploše umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe, což zajišťují dva kolíky, které jsou umístěny vždy v jiné poloze pro každý úhel natočení. Upínací desky mají po svém obvodu vyvrtány v přesných polohách otvory, což jim i zkušebnímu vzorku umožňuje natočení podle zadání zkoušky. Celý přípravek se upíná na trhací stroj pomocí závitů. Na dolním svařovaném rámu je umístěna pevná příruba a na horním svařovaném rámu je umístěna otočná matice pro připojení závitových nástavců trhacího stroje. Přesné vedení přípravku zajišťují vodicí sloupky vedené v přesných vodicích pouzdrech.

- 1 CZ 24554 Ul

Pružné dorazy zamezují vyjetí horního svařovaného rámu. K manipulaci s přípravkem slouží dva otvory vyvrtané v homí desce, kdy průměr otvorů je 25 mm.

Schematické znázornění přípravku pro zkoušky vzorků typu motýlek je uvedeno na obr. 1.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je na:

obr. 1 - schéma sestavy přípravku, obr. 2 - schéma natočení zkušebního vzorku, obr. 3 - měření závislosti síly na posuvu pro různé úhly natočení zkušebního vzorku.

Příklad provedení technického řešení io Přípravek pro zkoušky vzorků typu motýlek podle předkládaného užitného vzoru obsahuje dolní svařovaný rám 16 a homí svařovaný rám 17, upínací desky 8 a kolíky 9. Dolní svařovaný rám 16 se skládá z tělesa 1 pro upevnění pouzder, spodní desky 2 rámu a příruby 7. Homí svařovaný rám 17 tvoří těleso 1 pro upevnění pouzder, homí deska 15 rámu, fixační kroužek 4 a distanční kroužek 5, a na horním svařovaném rámu 17 je umístěna otočná matice 6 pro připojení přípravku na ís trhací stroj. Vyjetí horního svařovaného rámu 17 zamezují pružné dorazy 3. Na homí desku 15 rámu a spodní desku 2 rámu byly umístěny upínací desky 8. Upínací desky 8 byly na celé ploše umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe pomocí dvou kolíků 9, které byly postupně umístěny vždy v jiné poloze pro každý úhel natočení. Přípravek se dále skládá z vodicích sloupků 14. vodicích pouzder 12, a upínacích pouzder 13, které zajišťují přesné vedení přípravku. Schéma sestavy popsaného přípravku je patmé z obr. 1.

Upínací desky 8 se zkušebním vzorkem 10 lze natáčet do úhlů v rozmezí od 0° do 90° vždy po 10° a dále do úhlu o velikosti 45°. Schéma natočení zkušebního vzorkuje patmé z obr. 2.

Upevnění zkušebního vzorku 10 je provedeno třením prostřednictvím svěrného spoje. Styčná plocha upínacích desek 8 je tvrzená (iontově nitridována), a na funkční ploše zdrsněná, což umožňuje uvažovat součinitel smykového tření f > 0,2. Svěrný spoj drží čtyři vysokopevnostní šrouby 11, které jsou utaženy definovaným kroutícím momentem 60 Nm, přičemž předepínací síla je 35,8 kN. Zkušební vzorek 10 se vkládá do upínacích desek 8, kde jsou pro něj připraveny dorazové plošky.

Obr. 3 zobrazuje měření závislosti síly na posuvu zatěžující síly. Na svislé ose Y je uvedena síla io (Force) v kilonewtonech a na vodorovné ose X je uveden posuv zatěžující síly (Tracked Displacement) v milimetrech. Z měření na obr. 3 je patmé chování zkoumaného materiálu pri různých stavech napjatosti.

Claims (17)

1. Přípravek pro zkoušky vzorků typu motýlek, vyznačující se tím, že je tvořen

35 dolním svařovaným rámem (16), horním svařovaným rámem (17), upínacími deskami (8) a kolíky (9), přičemž dolní svařovaný rám (16) tvoří těleso (1) pro upevnění pouzder, spodní deska (2) rámu a příruba (7) a dále homí svařovaný rám (17) se skládá z tělesa (1) pro upevnění pouzder, homí desky (15) rámu, fixačního kroužku (4) a distančního kroužku (5), kdy na horním svařovaném

40 rámu (17) je umístěna otočná matice (6) pro připojení na trhací stroj, a přesné vedení přípravku je zajištěno vodícími sloupky (14) vedenými ve vodicích pouzdrech (12) a upínacích pouzdrech (13), a současně homí svařovaný rám (17) je zabezpečen proti svému vyjetí pomocí dorazů (3),

-2CZ 24554 Ul přičemž na homí desce (15) rámu a spodní desce (2) rámu jsou umístěny upínací desky (8), které jsou zafixovány v přesné poloze, a dále upínací desky (8) jsou na celé ploše umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe, což je zajištěno dvěma kolíky (9), kteréjsou umístěny vždy v jiné poloze pro každý úhel natočení,

5 přičemž zkušební vzorek (10) j e upevněn pomocí vysokopevnostních šroubů (11), a dále upínací desky (8) mají po svém obvodu vyvrtány v přesných polohách otvory, kterými je umožněno natočení včetně natočení zkušebního vzorku (10) do požadovaného úhlu.

3 výkresy io

Seznam vztahových značek:

1 Těleso pro upevnění pouzder

2 Spodní deska rámu

3 Doraz

4 Fixační kroužek

5 Distanční kroužek

6 Otočná matice

7 Příruba

8 Upínací deska

9 Kolík

10 Zkušební vzorek

11 Vysokopevnostní šroub

12 Vodicí pouzdro

13 Upínací pouzdro

14 Vodicí sloupek

15 Homí deska rámu

16 Dolní svařovaný rám

17 Horní svařovaný rám.