Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 26.05.1975 74921 KI. 42k,43 MKP G01n3/04 Twórca wynalazku: Boguslaw Kubicki Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Warszawska, War¬ szawa (Polska) Sposób zmniejszenia wplywu zamocowania, zwlaszcza w badaniach wytrzymalosciowych cienkich elementów oraz uchwyt do stosowania tego sposobu i 2 Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejsze¬ nia wplywu zamocowania, zwlaszcza w badaniach wytrzymalosciowych oraz uchwyt do stosowania tego sposobu, szczególnie przydatny do badan cienkich elementów majacych postac drutów, tasm, wlókien itp.Pomiar wytrzymalosci doraznej w typowej wy¬ trzymalosciowej próbie rozciagania przeprowadza sie na próbkach z charakterystycznym przeweze¬ niem. Taki ksztalt próbki ma na celu usuniecie wplywu zamocowan i wywolanie równomiernego rozkladu naprezen w oddalonej od uchwytów czesci pomiarowej, na której podczas próby za¬ chodzi rozdzielenie materialu po przylozeniu obcia¬ zenia niszczacego. Nie zawsze jednak uksztalto¬ wanie badanego elementu w wyzej omówiony sposób jest mozliwe. Na przeszkodzie stoja wzgle- L dy wykonawcze bardzo istotne w przypadku ba¬ dania cienkich drutów lub tasm, a jezeli juz uda¬ lo sie zalozony, przewezony ksztalt wykonac, 20 zmiana wlasnosci wytrzymalosciowych spowodo¬ wana wplywami obróbki, jak zmiana chropowa¬ tosci powierzchni czy wprowadzenie naprezen obróbczych. Trudnosc ta nabiera duzego znacze¬ nia w .odniesieniu do mechaniki precyzyjnej, 25 gdzie badane elementy maja z koniecznosci male przekroje. Zastosowanie w tym przypadku typo¬ wych szczek zrywarki powoduje silne spietrzenie naprezen i wzrost wytezenia materialu w miej¬ scach wejscia konców próbki .pomiedzy szczeki. 8o 10 15 W przypadku badan zmeczeniowych wystepuje dodatkowo zjawisko okresowego wysuwania sie i wsuwania do uchwytu czesci próbki tak, ze ma^ terial znajduje sie kolejno w jedno i trójosiowym stanie naprezen, co przyspiesza proces zmeczenia.W efekcie w przypadku zastosowania materialu jednorodnego bez duzych wad wewnetrznych, zer¬ wanie nastepuje zazwyczaj w miejscu zamocowa¬ nia. Wynik tak prowadzonego pomiaru zalezy nie tylko od wytrzymalosci materialu próbki, lecz stanowi okreslenie wytrzymalosci zlacza zlozone¬ go z próbki i zacisnietych na niej szczek.Dotychczas w celu zmniejszenia szkodliwego efektu spietrzenia naprezen w miejscu zamocowa¬ nia, stosuje sie do badan wytrzymalosciowych cienkich elementów zestawy nieruchomych rolek, na które nawiniete sa konce badanej próbki. Sto¬ suje sie takze metode zatapiania konców próbki w tulejkach wypelnionych specjalnym stopem.Parametry konstrukcyjne w wymienionych roz¬ wiazaniach dobiera sie intuicyjnie, a sama kon¬ strukcja uchwytów nie stanowi rozwiazania opty¬ malnego. W tej sytuacji wytyczone zostalo zada¬ nie opracowania sposobu zmniejszania wplywu zamocowania na wytrzymalosc cienkich elemen¬ tów mocowanych koncami w uchwytach zacisko¬ wych oraz opracowanie takiej konstrukcji uchwy¬ tu, który zapewnialby maksymalne zmniejszenie wplywu zamocowania w stosunku do obecnie sto¬ sowanych. 74 92174 991 Wytyczone zadanie zostalo zrealizowane zgodnie z wynalazkiem przez opracowanie sposobu zmniej¬ szania wplywu zamocowania cienkich elementów w uchwytach zaciskowych, polegajacego na tym, ze wyznacza sie teoretycznie rozklad naprezen sciskajacych, jakimi dociskany jest element ba¬ dany do podkladki ciernej w swojej czesci chwy¬ towej. Wyznaczenie rozkladu naprezen sciskaja¬ cych osiaga sie stosujac na przyklad wytezeniowa hipoteze maksymalnych naprezen tnacych i zada¬ jac praktycznej równosci wytezenia w czesci chwy¬ towej i pomiarowej elementu badanego. Nastep¬ nie tak wyznaczony rozklad naprezen sciskajacych realizuje sie przez dociskanie do podkladki ciernej czesci chwytowych elementu badanego, sprezysta przekladka profilowa. Ksztalt przekladki profilo¬ wej jest dobrany tak, ze zapewnia wytworzenie uprzednio wyznaczonego rozkladu nacisków. Uchwyt do stosowania sposobu posiada w gniezdzie kor¬ pusu szczeki wymienna wkladke cierna, wykona¬ na z materialu latwoobrabialnego, korzystnie o du¬ zym wspólczynniku tarcia, wyposazona na jej dlugosci w kanalek odpowiadajacy ksztaltowi prze¬ kroju poprzecznego badanego elementu, a sam ele¬ ment umieszczony jest pomiedzy wkladka cierna a przekladka profilowa, korzystnie wykonana z gumy i dociskana stemplem i plytka zamykajaca.Sposób i uchwyt do stosowania sposobu wedlug wynalazku pozwalaja na znaczne zmniejszenie wplywu zamocowania na wartosc sily niszczacej.Przeprowadzone doswiadczenia wykazaly w przy¬ padku badania drutu, ze sila niszczaca zlacze jest okolo 40% wyzsza w przypadku zastosowania uchwytu wedlug wynalazku w stosunku do sily uzyskiwanej przy uzyciu rolek kolowych. Pozwa¬ la to na szerokie i korzystne stosowanie rozwia¬ zania wedlug wynalazku we wszelkich konstruk¬ cjach ciagnowych.Przedmiot wynalazku jest blizej przedstawiony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia uchwyt wedlug wynalazku w przekroju poprzecz¬ nym, fig. 2 — przykladowo wyznaczony rozklad naprezen sciskajacych w czesci chwytowej bada¬ nego elementu, zas fig. 3 — przykladowy zarys przekladki profilowej. Na fig. 1 w gniezdzie kor¬ pusu 1 szczeki uchwytu, znajduje sie wymienna wkladka 2 cierna, wyposazona na swojej dlugosci w kanalek o ksztalcie odpowiadajacym przekrojo¬ wi poprzecznemu badanego elementu % umiesz¬ czonemu w tym kanalku. Badany element 3 swoi¬ mi czesciami chwytowymi, jest dociskany do wkladki 2 ciernej, stemplem 5 i plytka zamyka¬ jaca 6 poprzez przekladke profilowa 4.Na fig. 2 rozklad naprezen sciskajacych w czes¬ ci chwytowej badanego elementu 3, zostal wyzna¬ czony na podstawie wytezeniowej hipotezy mak¬ symalnych naprezen tnacych, gdzie ac(x) oznacza wartosc naprezen sciskajacych w odleglosci x, t(x) sily tarcia w czesci chwytowej, oo naprezenie rozciagajace w czesci pomiarowej, of{x) napreze¬ nie rozciagajace w odleglosci x, b i q odpowiednie wymiary próbki w przekroju poprzecznym oraz xi wspólrzedna poczatku uchwytu. Próbka zamo- 55 cowana w uchwycie obciazona jest naprezeniami sciskajacymi oc(x) i wywolanymi przez nie silami tarcia t(x) = \jl-oc(x), gdzie \i — wspólczynnik tarcia. Naprezenia rozciagajace w przekroju odleglym o x wyniosa: o r(x) = oo : g J z o c(x)dx Wartosc naprezen zredukowanych wedlug hipote¬ zy maksymalnych naprezen tnacych bedzie równa [i rx Oredl = OO— I g •/! X± zas w materiale poza uchwytem [ ¦ • ¦ Oredi = OO We wlasciwie zbudowanym uchwycie winien byc spelniony warunek / Oredl ^ 0Ted2 <£ CZyli X g oc(x)dx ^ — o c(x) XI ~ \L 1) Przyblizonym rozwiazaniem tej nierównosci jest funkcja oc(x) = Be*x [kG/mm*] gdzie B i a stale dodatnie o mianach [kG/mm2] i [l/mm] Dobierajac odpowiednie wielkosci B, a, Xi oraz x, uzyskuje sie dobre przyblizenie rozwia¬ zania nierównosci 1), co daje podstawe do prawi¬ dlowego zaprojektowania uchwytu. PL PL