RU148677U1

RU148677U1 - EDUCATIONAL INSTRUMENT FOR DEMONSTRATION OF CREEP OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS

Info

Publication number: RU148677U1
Application number: RU2014118994/12U
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Ларин; Алексей Сергеевич Мигачёв; Андрей Станиславович Марков; Никита Евгеньевич Зеленев; Рустам Эмирбекович Демирбеков
Original assignee: Михаил Николаевич Ларин; Алексей Сергеевич Мигачёв; Андрей Станиславович Марков; Никита Евгеньевич Зеленев; Рустам Эмирбекович Демирбеков
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-12-10

Abstract

Учебный прибор для демонстрации ползучести полимерных композиционных материалов, содержащий станину, образец, активный и пассивный захваты образца, нагружающий механизм, установленный на станине, датчик перемещений, пассивный захват соединён с грузом, отличающийся тем, что образец размещён внутри трубы, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой, и на них закреплён нагревательный элемент, связанный с блоком автоматического поддержания температуры.A training device for demonstrating creep of polymer composite materials containing a bed, a sample, active and passive grips of the sample, a loading mechanism mounted on the bed, a displacement sensor, passive gripping connected to the load, characterized in that the sample is placed inside the pipe, the walls of which are covered with aluminum inside foil, and a heating element fixed to them is connected to the automatic temperature control unit.

Description

Полезная модель относится к средствам обучения, в частности к устройствам для механических испытаний полимерных композиционных материалов и может быть использовано в учебном процессе для демонстрации явления ползучести и для технической диагностики объекта подвергающегося нагружению при испытаниях на растяжение, а также для испытания на длительную прочность полимерных композиционных материалов с учетом влияния температурыThe utility model relates to teaching aids, in particular, to devices for mechanical testing of polymer composite materials and can be used in the educational process to demonstrate the creep phenomenon and for technical diagnostics of an object subjected to stress during tensile tests, as well as for testing the long-term strength of polymer composite materials taking into account the influence of temperature

Известен учебный прибор для демонстрации объемной ползучести материалов, содержащий емкость с жидкостью, средство для изменения давления в емкости, состоящее из баллона со сжатым воздухом и вытеснителя, заправленного жидкостью другого цвета, сменный образец из низкомодульного материала, расположенный в емкости, капиллярную трубку с манометром, связанную с емкостью и средством для измерения давления, линейку для измерения столбца жидкости в капиллярной трубке, сменный образец помещен в тонкую эластичную герметичную оболочку, емкость с жидкостью размещена в дополнительной емкости, заполненной такой же жидкостью, дополнительная емкость связана через дополнительную капиллярную трубку со средством для измерения давления, причем объемы жидкостей в емкостях одинаковы (Патент RU №65673, 2007).A known training device for demonstrating the volumetric creep of materials containing a container with liquid, a means for changing the pressure in the container, consisting of a cylinder with compressed air and a displacer filled with a liquid of a different color, an interchangeable sample of low-modular material located in the container, a capillary tube with a manometer, associated with a container and a means for measuring pressure, a ruler for measuring a column of liquid in a capillary tube, a replaceable sample is placed in a thin elastic sealed shell, a container with the liquid is placed in an additional container filled with the same liquid, the additional container is connected through an additional capillary tube with a means for measuring pressure, and the volumes of liquids in the containers are the same (Patent RU No. 65673, 2007).

Известен нагружающий механизм установки для испытания образцов материалов на ползучесть и длительную прочность, содержащий верхний и нижний захваты для образца, рычажное нагружающее устройство со штангой и поддоном для груза, связанное с верхним захватом, содержит каркас, установленный на основании, три нижних захвата, прикрепленных к нижней части каркаса, и три верхних захвата, соединенных с двумя промежуточными балками, которые через четыре тяги соединены с третьей балкой, которая с помощью двух тяг соединена с нижним рычагом, посредством рамки и призмы, закрепленной в пазу нижнего рычага, который одним концом через призму соединен с каркасом, а другим через призму и рамку соединен с тягой, с изменяющейся длиной, имеющей рамку и с другого конца, опирающуюся на призму, закрепленную в пазу верхнего рычага, опирающегося на каркас, на другом конце верхнего рычага закреплена призма, на которую опирается рамка, с которой соединена штанга с поддоном для грузов, причем образцы шарнирно соединены с нижними и верхними захватами, а тяги имеют на обоих концах цилиндрические шарниры (Патент RU №2257562, 2005).Known loading mechanism of the installation for testing samples of materials for creep and long-term strength, containing the upper and lower grips for the sample, the lever loading device with a bar and a pallet for the load associated with the upper grip, contains a frame mounted on the base, three lower grips attached to the lower part of the frame, and the three upper grippers connected to two intermediate beams, which are connected through four rods to the third beam, which is connected to the lower arm using two rods a frame and a prism fixed in a groove of the lower arm, which is connected to the frame with one end through a prism and connected to a rod with a variable length through a prism and frame, having a frame and the other end resting on a prism fixed in the groove of the upper arm based on the frame, a prism is fixed at the other end of the upper arm, on which a frame is supported, with which the rod is connected to the cargo pallet, the samples being pivotally connected to the lower and upper grippers, and the rods have cylindrical hinges at both ends ( Patent RU No. 2257562, 2005).

Известна установка для испытания материалов на длительную прочность, содержащая станину, траверсы, активный и пассивный захваты образца, рычажный нагружающий механизм, связанный с пассивным захватом, механизм поддержания постоянной нагрузки, включающий связанный с активным захватом ходовой винт и соединенный с ним привод его перемещения, выполненный в виде установленного на станине гидроцилиндра соосно ходовому винту, снабженному двумя гайками, одна из которых связана с неподвижной траверсой, другая - с приводом его перемещения, блоками и перекинутыми через них соответствующими гибкими тягами с грузом, а на боковых поверхностях каждой из гаек выполнены кольцевые проточки для намотки соответствующих гибких тяг, между активным захватом и связанным с ним ходовым винтом установлены дополнительные активный и пассивный захваты, причем дополнительный активный захват соединен с ходовым винтом, а дополнительный пассивный захват соединен с активным захватом образца с помощью винта с гайкой, между которой и активным захватом образца расположена неподвижная траверса, между дополнительными захватами установлен динамометр с возможностью его снятия без разгрузки испытуемого образца (Патент RU №2164345, 2001).A known installation for testing materials for long-term strength, comprising a bed, traverses, active and passive grips of a sample, a lever loading mechanism associated with a passive gripper, a mechanism for maintaining a constant load, including a lead screw connected to the active gripper and a drive for moving it connected to it, made in the form of a hydraulic cylinder mounted on a bed frame coaxially with a running screw equipped with two nuts, one of which is connected with a fixed traverse, the other with a drive of its movement, block and corresponding flexible rods thrown over them with a load, and on the lateral surfaces of each nut there are made circular grooves for winding the corresponding flexible rods, between the active gripper and the associated spindle, additional active and passive grippers are installed, and the additional active gripper is connected to the running a screw, and an additional passive capture is connected to the active capture of the sample using a screw with a nut, between which there is a fixed crosshead between the active capture of the sample and between with additional grips, a dynamometer is installed with the possibility of removing it without unloading the test sample (Patent RU No. 2164345, 2001).

Наиболее близким по технической сущности решением является установка для испытания на длительную прочность однонаправленных полимерных композиционных материалов, содержащая станину, активный и пассивный захваты образца, рычажный нагружающий механизм, установленный на станине гидроцилиндр, датчик перемещений, установленный между захватами, датчик усилий, размещенный между активным захватом и одним концом рычажного нагружающего механизма, другой конец которого шарнирно связан с гидроцилиндром, шлейфовый осциллограф, соединенный с датчиками перемещений и усилий, а пассивный захват соединен с грузом (Патент на полезную модель RU №80572, 2009).The closest in technical essence solution is a unit for testing the long-term strength of unidirectional polymer composite materials containing a bed, active and passive grips of the sample, a lever loading mechanism mounted on the bed, a hydraulic cylinder, a displacement sensor installed between the grippers, a force sensor located between the active gripper and one end of the lever loading mechanism, the other end of which is pivotally connected to the hydraulic cylinder, a loop oscilloscope connected to by sensors of displacements and forces, and passive capture is connected to the load (Utility Model Patent RU No. 80572, 2009).

Недостатком является то, что при статических испытаниях на длительную прочность невозможно учесть влияние температуры при нагружении.The disadvantage is that in static tests for long-term strength it is impossible to take into account the effect of temperature during loading.

Задачей полезной модели является расширение демонстрационных возможностей за счет наглядного показа явления ползучести и влияние на него действий температурного режима для образцов полимерных композиционных материалов при нагружении.The objective of the utility model is to expand the demonstration capabilities by visually showing the creep phenomenon and the effect of the temperature regime on it for samples of polymer composite materials under loading.

Сущность полезной модели заключается в том, что в учебном приборе для демонстрации ползучести полимерных композиционных материалов, содержащей станину, образец, активный и пассивный захваты образца, нагружающий механизм, установленный на станине, датчик перемещений, пассивный захват соединен с грузом, образец размещен внутри трубы, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой, и на них закреплен нагревательный элемент, связанный с блоком автоматического поддержания температуры.The essence of the utility model is that in a training device for demonstrating the creep of polymer composite materials containing a bed, a sample, active and passive grips of the sample, a loading mechanism mounted on the bed, a displacement sensor, a passive gripper is connected to the load, the sample is placed inside the pipe, the walls of which are covered with aluminum foil from the inside, and a heating element fixed to them is connected to the automatic temperature control unit.

Новизна заключаются в том, что образец размещен внутри трубы, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой, и на них закреплен нагревательный элемент, связанный с блоком автоматического поддержания температуры.The novelty lies in the fact that the sample is placed inside the pipe, the walls of which are covered with aluminum foil from the inside, and a heating element is fixed on them, connected with the automatic temperature control unit.

Анализ известных технических решений в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.Analysis of the known technical solutions in the studied area and related areas allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential distinguishing features in the claimed device.

На фигуре изображен общий вид учебного прибора для демонстрации ползучести полимерных композиционных материалов. Установка содержит станину 1, пассивный 2 и активный 3 захваты для образца 4 испытуемого материала, нагружающий механизм 5 с грузом 6, связанный с пассивным захватом 2. Образец 4 размещен внутри трубы 7, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой 8, и на них закреплен нагревательный элемент 9, связанный с блоком автоматического поддержания температуры 10. Между захватами 2 и 3 установлен датчик перемещений 11.The figure shows a General view of the training device to demonstrate the creep of polymer composite materials. The installation contains a bed 1, passive 2 and active 3 grippers for sample 4 of the test material, a loading mechanism 5 with a load 6, connected with a passive gripper 2. Sample 4 is placed inside the pipe 7, the walls of which are coated from the inside with aluminum foil 8, and a heating element is fixed on them element 9 associated with the automatic temperature control unit 10. Between the grippers 2 and 3, a displacement sensor 11 is installed.

Учебный прибор работает следующим образом. Образец 4 испытуемого материала из полимерных композиционных материалов пропускают внутри трубы 7 и помещают в захваты 2 и 3. Нагружают механизм 5 грузом 6, связанный с пассивным захватом 2. В зависимости от массы груза 6 время проведения эксперимента будет различным и фиксироваться устройством для измерения времени. Параллельно с образцом 4 устанавливается датчик перемещений И. Регулярно, через определенные интервалы времени, снимаются показания. При достижении предела длительной прочности образца полимерного композиционного материала происходит его разрушение.The training device operates as follows. Sample 4 of the test material made of polymer composite materials is passed inside the pipe 7 and placed in grippers 2 and 3. The mechanism 5 is loaded with a load 6 connected with a passive gripper 2. Depending on the mass of the load 6, the time of the experiment will be different and recorded by a time measuring device. In parallel with sample 4, a displacement sensor I. is installed. Regularly, at certain intervals, readings are taken. Upon reaching the limit of long-term strength of the sample of the polymer composite material, its destruction occurs.

Образец 4 испытуемого материала из полимерных композиционных материалов пропускают внутри трубы 7 и помещают в захваты 2 и 3. Нагружают механизм 5 грузом 6, связанный с пассивным захватом 2. В зависимости от массы груза 6 время проведения эксперимента будет различным и фиксироваться устройством для измерения времени. Торцы трубы 7 герметизируют и теплоизолируют. На блоке автоматического поддержания температуры 10 выставляют необходимые интервалы поддержания температуры и подают напряжение на нагревательный элемент 9, закрепленный внутри трубы 7. Параллельно с образцом 4 устанавливается датчик перемещений 11. Регулярно, через определенные интервалы времени, снимаются показания. При достижении предела длительной прочности образца полимерного композиционного материала происходит его разрушение. По полученным результатам сравнивают пределы длительной прочности образца без и с учетом влияния температуры при нагружении.Sample 4 of the test material made of polymer composite materials is passed inside the pipe 7 and placed in grippers 2 and 3. The mechanism 5 is loaded with a load 6 connected with a passive gripper 2. Depending on the mass of the load 6, the time of the experiment will be different and recorded by a time measuring device. The ends of the pipe 7 are sealed and insulated. On the automatic temperature control unit 10, the necessary temperature maintenance intervals are set and voltage is applied to the heating element 9 fixed inside the pipe 7. A displacement sensor 11 is installed in parallel with sample 4. The readings are taken regularly, at certain intervals. Upon reaching the limit of long-term strength of the sample of the polymer composite material, its destruction occurs. According to the results obtained, the limits of the long-term strength of the sample are compared without and taking into account the influence of temperature during loading.

Полезная модель позволяет расширить демонстрационные возможности за счет наглядного показа явления ползучести. Например, если в качестве испытуемого полимерного композиционного материала взять электрический кембрик и определенную массу груза 6, время проведения эксперимента до разрушения будет минимально. А при использовании нагревательного элемента 9 наглядно демонстрируется влияние действий температурного режима для образцов полимерных композиционных материалов при нагружении до разрушения за счет уменьшения времени проведения эксперимента.The utility model allows to expand the demonstration capabilities due to the visual display of the creep phenomenon. For example, if we take electric cambric and a certain mass of load 6 as the test polymer composite material, the time of the experiment to failure will be minimal. And when using the heating element 9, the influence of the temperature regime for samples of polymer composite materials under loading to failure is clearly demonstrated by reducing the time of the experiment.

Claims

A training device for demonstrating creep of polymer composite materials containing a bed, a sample, active and passive grips of the sample, a loading mechanism mounted on the bed, a displacement sensor, passive gripping connected to the load, characterized in that the sample is placed inside the pipe, the walls of which are covered with aluminum inside foil, and a heating element fixed to them is connected to the automatic temperature control unit.