RU168913U1 - Device for fastening flat specimens of composite materials during crack resistance tests - Google Patents
Device for fastening flat specimens of composite materials during crack resistance tests Download PDFInfo
- Publication number
- RU168913U1 RU168913U1 RU2016131238U RU2016131238U RU168913U1 RU 168913 U1 RU168913 U1 RU 168913U1 RU 2016131238 U RU2016131238 U RU 2016131238U RU 2016131238 U RU2016131238 U RU 2016131238U RU 168913 U1 RU168913 U1 RU 168913U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- grip
- gripping part
- groove
- composite materials
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/04—Chucks
Abstract
Полезная модель относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для крепления плоских образцов из композиционных материалов при испытаниях на трещиностойкость. Устройство содержит захват с элементом крепления захватной части образца и хвостовик, шарнирно связанный с захватом с образованием неразъемного соединения. Элемент крепления выполнен в виде продольного паза типа «ласточкин хвост», ширина которого соответствует ширине захватной части плоского образца, глубина паза соответствует половине толщины испытуемого образа, а ось неразъемного соединения хвостовика с захватом перпендикулярна продольной оси паза. Технический результат: повышение точности результатов испытаний за счет исключения влияния средств крепления образца на процесс трещинообразования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of testing equipment, namely, devices for attaching flat samples of composite materials during crack resistance tests. The device comprises a grip with an attachment element for the gripping part of the sample and a shank pivotally connected to the grip to form an integral connection. The fastening element is made in the form of a longitudinal dovetail groove, the width of which corresponds to the width of the gripping part of the flat sample, the depth of the groove corresponds to half the thickness of the test image, and the axis of the integral connection of the shank with the gripper is perpendicular to the longitudinal axis of the groove. Technical result: improving the accuracy of test results by eliminating the influence of the means of fastening the sample on the cracking process. 1 s.p. f-ly, 2 ill.
Description
Полезная модель относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для крепления плоских образцов из композиционных материалов при испытаниях на трещиностойкость.The utility model relates to the field of testing equipment, namely, devices for attaching flat samples of composite materials during crack resistance tests.
Для испытаний образцов из композиционных материалов на трещиностойкость применяются плоские образцы прямоугольной формы. При подготовке образца к испытаниям с одного конца образца материала закладывается начальный дефект в виде расслоения (трещины) определенной длины, направленной вдоль центральной плоскости симметрии образца. В процессе испытания к краям трещины прикладывают раздирающие усилия, которые приводят к ступенчатому продвижению (росту) трещины. В процессе испытания определяют перемещение захвата, вертикальное раскрытие краев трещины, растягивающее усилие, приводящее к частичному поэтапному разрушению образца, и величину продольного продвижения фронта трещины на каждом этапе приложения растягивающего усилия.For testing specimens from composite materials for crack resistance, flat rectangular specimens are used. When preparing the sample for testing from one end of the material sample, an initial defect is laid in the form of delamination (crack) of a certain length directed along the central plane of symmetry of the sample. During the test, tearing forces are applied to the edges of the crack, which lead to stepwise advancement (growth) of the crack. During the test, the capture displacement, the vertical opening of the edges of the crack, the tensile force leading to partial gradual destruction of the specimen, and the magnitude of the longitudinal advancement of the crack front at each stage of application of the tensile force are determined.
Известно устройство для крепления плоских образцов слоистых материалов при испытаниях на определение прочности связи слоев, включающее захват с элементом крепления захватной части испытуемого образца, выполненным в виде вакуумного накладного элемента (патент US №3580065, кл. 73-150, 1971 г. ).A device for attaching flat samples of layered materials during tests to determine the bond strength of the layers, including gripping with the fastening element of the gripping part of the test sample, made in the form of a vacuum patch element (US patent No. 3580065, CL 73-150, 1971).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции.A disadvantage of the known device is the design complexity.
Известно устройство для крепления плоских образцов из композиционных материалов при испытаниях на трещиностойкость (типа «рояльная петля»), включающее захват с элементом крепления захватной части испытуемого образца и хвостовик, шарнирно связанный с захватом (ASTM D 5528-01 Reapproved 2007, Метод испытаний композиционных материалов на межслойное разрушение, стр. 1, фиг. 1а). Крепление образца в захвате осуществляется адгезионным методом, а именно путем нанесения на рабочую поверхность захвата клеевого состава и приклеивания поверхности захватной части образца к соответствующей рабочей поверхности захвата. При этом используется клей на основе цианоакрилата, обеспечивающий минимальное время фиксации образца в захвате.A device is known for attaching flat samples of composite materials during crack resistance tests (of the “piano loop” type), including a grip with an attachment element for the gripping part of the test sample and a shaft articulated to the grip (ASTM D 5528-01 Reapproved 2007, Test method for composite materials on interlayer destruction, p. 1, Fig. 1a). The fastening of the sample in the grip is carried out by the adhesive method, namely by applying an adhesive composition to the working surface of the grip and gluing the surface of the grip part of the sample to the corresponding working surface of the grip. In this case, an adhesive based on cyanoacrylate is used, which ensures a minimum fixation time of the sample in the grip.
Недостатком использования данного типа клея является невозможность проведения испытаний при повышенных температурах (более 50-80°C), а также недостаточная прочность клеевого соединения при испытаниях образцов с повышенной трещиностойкостью или жесткостью (например, при испытании образцов с однонаправленным расположением армирующих волокон). Для устранения указанных недостатков применяются прочные высокотемпературные клеи. Однако в этом случае недостатком является невозможность многократного использования устройства. Таким образом, использование в известном техническом решении адгезионного типа соединения испытуемого образца в захватах при помощи клеев ограничивает возможности использования известного устройства.The disadvantage of using this type of glue is the impossibility of testing at elevated temperatures (more than 50-80 ° C), as well as the insufficient adhesive strength when testing specimens with increased crack resistance or stiffness (for example, when testing specimens with a unidirectional arrangement of reinforcing fibers). To eliminate these drawbacks, durable high-temperature adhesives are used. However, in this case, the disadvantage is the inability to reuse the device. Thus, the use in the known technical solution of the adhesive type of connection of the test sample in the grips with adhesives limits the possibility of using the known device.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство для крепления плоских образцов из композиционных материалов при испытаниях на трещиностойкость (типа «рояльная петля»), включающее захват с элементом крепления захватной части образца и хвостовик, шарнирно связанный захватом с образованием неразъемного соединения (Каталог фирмы Zwick/Roell, «Машины и системы для испытаний композитных материалов». 2013 г., стр. 16, рис. 2). Крепление образца в захватах осуществляется путем болтового соединения. На захватной части образца необходимо выполнение по крайней мере трех отверстий, расположенных в шахматном порядке: два отверстия размещаются симметрично относительно продольной оси образца ближе к концу последнего, а третье отверстие размещается на продольной оси образца дальше от его конца. При этом отверстия выполняются двух диаметров: меньшего диаметра под резьбовую часть болта и большего диаметра - под головки болта, причем глубина отверстий под головки болтов выполняется не менее половины толщины испытуемого образца, два отверстия большего диаметра расположены на одной стороне образца, а третье отверстие большего диаметра расположено на противоположной стороне образца. При таком способе крепления отверстия под головки болтов являются дополнительными концентраторами напряжений, а в процессе нагружения возникает вероятность разрушения образца в его центральной части. Таким образом, недостатком известного технического решения является несоответствие процесса испытаний требуемым условиям разрушения образца.The closest set of essential features to the claimed technical solution is a device for attaching flat specimens from composite materials for crack resistance tests (of the “piano loop” type), including a grip with an attachment element for the gripping part of the specimen and a shank pivotally connected by a grip to form an integral connection ( Zwick / Roell catalog, Machines and Systems for Testing Composite Materials. 2013, p. 16, fig. 2). Fastening the sample in the grippers is carried out by bolting. At least three holes staggered must be made on the capture part of the sample: two holes are placed symmetrically relative to the longitudinal axis of the sample closer to the end of the latter, and a third hole is placed on the longitudinal axis of the sample further from its end. The holes are made of two diameters: a smaller diameter for the threaded part of the bolt and a larger diameter for the bolt heads, and the depth of the holes for the bolt heads is at least half the thickness of the test sample, two holes of larger diameter are located on one side of the sample, and the third hole is larger located on the opposite side of the sample. With this method of fastening the holes for the bolt heads are additional stress concentrators, and in the process of loading there is a probability of destruction of the sample in its central part. Thus, a disadvantage of the known technical solution is the mismatch of the test process with the required conditions for the destruction of the sample.
Проблема, решаемая созданием заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении условий распространения трещины симметрично относительно центральной оси образца по краям последнего, соответствующих заданным требованиям программы испытаний.The problem solved by the creation of the inventive utility model is to provide conditions for the propagation of cracks symmetrically with respect to the central axis of the specimen along the edges of the specimen, corresponding to the specified requirements of the test program.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении точности результатов испытаний за счет исключения влияния средств крепления образца на процесс трещинообразования.The technical result provided by the proposed utility model is to increase the accuracy of the test results by eliminating the influence of the sample attachment means on the crack formation process.
Результат, обеспечиваемый заявленной полезной моделью, достигается тем, что устройство для крепления плоских образцов из композиционных материалов при испытаниях на трещиностойкость включает захват с элементом крепления образца и хвостовик, шарнирно связанный с захватом с образованием неразъемного соединения. Согласно полезной модели элемент крепления выполнен в виде продольного паза типа «ласточкин хвост», ширина которого соответствует ширине захватной части плоского образца, глубина паза соответствует половине толщины испытуемого образца, а ось неразъемного соединения хвостовика с захватом перпендикулярна продольной оси паза.The result provided by the claimed utility model is achieved by the fact that the device for attaching flat samples of composite materials during fracture toughness tests includes a grip with a sample fastening element and a shank pivotally connected to the grip to form an integral connection. According to a useful model, the fastening element is made in the form of a longitudinal dovetail groove, the width of which corresponds to the width of the gripping part of the flat sample, the depth of the groove corresponds to half the thickness of the test sample, and the axis of the permanent connection of the shank with the gripper is perpendicular to the longitudinal axis of the groove.
Совокупность существенных признаков достаточна для решения указанной технической проблемы, поскольку выполнение элемента крепления образца в виде продольного паза типа «ласточкин хвост», ширина которого соответствует ширине захватной части плоского образца, глубина соответствует половине толщины испытуемого образа, и расположение оси неразъемного соединения хвостовика с захватом перпендикулярно продольной оси паза обеспечивает повышение точности результатов испытаний за счет исключения влияния средств крепления образца на процесс трещинообразования.The set of essential features is sufficient to solve the indicated technical problem, since the design of the fastening element of the sample in the form of a longitudinal groove of the dovetail type, the width of which corresponds to the width of the gripping part of the flat sample, the depth corresponds to half the thickness of the test image, and the axis location of the integral connection of the shank with the grip is perpendicular the longitudinal axis of the groove provides an increase in the accuracy of the test results by eliminating the influence of the fastening means of the sample on the percent ess crack formation.
Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение, а именно: снабжение устройства для крепления плоских образцов из композиционных материалов при испытаниях на трещиностойкость дополнительным фиксатором, предназначенным для взаимодействия с кромкой захватной части испытуемого образца, что обеспечивает возможность фиксации образца в горизонтальной плоскости.Significant signs may have development and continuation, namely: the supply of a device for fastening flat samples of composite materials when testing for crack resistance with an additional clamp designed to interact with the edge of the gripping part of the test sample, which makes it possible to fix the sample in a horizontal plane.
Предложенное техническое решение поясняется следующим его описанием, со ссылкой на иллюстрации, представленные на фигурах, где:The proposed technical solution is illustrated by the following description, with reference to the illustrations presented in the figures, where:
- на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для крепление плоских образцов в предлагаемом устройстве;- in FIG. 1 shows the proposed device for mounting flat samples in the proposed device;
- на фиг. 2 изображено предлагаемое устройство в сборе при двухстороннем приложении растягивающей нагрузки к испытуемому образцу.- in FIG. 2 shows the proposed device assembly with two-sided application of a tensile load to the test sample.
Устройство содержит захват 1, представляющий собой цельный конструктивный элемент, снабженный элементом крепления, выполненным в виде паза 2 типа «ласточкин хвост», ширина которого соответствует ширине захватной части плоского образца, а глубина паза 2 соответствует половине толщины испытуемого образа. Захват 1 шарнирно связан при помощи оси 3, расположенной перпендикулярно продольной оси паза 2, с хвостовиком 4 таким образом, что образуется неразъемное соединение (типа «рояльная петля»). Хвостовик может быть плоским для установки в клиновые зажимы испытательной машины при испытании только растяжением, а может иметь «тавровое» сечения для смешанного нагружения образца растяжением и изгибом. На боковой поверхности захвата 1 размещен дополнительный фиксатор, выполненный в виде болта 5.The device comprises a
Устройство работает следующим образом. При подготовке к испытаниям на трещиностойкость образца 6, изготовленного из композиционного материала и содержащего предварительно заложенный дефект в виде трещины 7, выполняется механическая доработка захватной части, которая заключается в придании захватной части образца 6 геометрической формы, обеспечивающей ее размещение в захвате 1. Для этого на кромках захватной части образца 6 по центру последнего выполняется продольная выемка 8, обеспечивающая захватной части Х-образную форму в поперечном сечении.The device operates as follows. In preparation for testing the fracture toughness of
При одностороннем приложении нагрузки (испытания на изгиб) выемка 8 образца 6 размещается в пазу 2 захвата 1. Положение образца 6 фиксируется болтом 5, а хвостовик 4 закрепляется в активном зажиме (на чертеже не показан) испытательной машины. Противоположная сторона захватной части образца 6 жестко прикрепляется к пассивному захвату (на чертеже не показан) испытательной машины. Производится последовательное одностороннее нагружение образца 6 путем перемещения захвата 1. При этом используется промежуточная опора (на чертеже не показана) испытательной машины, обеспечивающая приложение к кромке выемки 8 со стороны захвата 1 изгибающего момента в соответствии с заданной программой. При двустороннем приложении нагрузки (испытания на растяжение) к захвату 1 подводят аналогичный захват 9 с элементом крепления в виде ответного паза 10 типа «ласточкин хвост», ширина которого также соответствует ширине, а глубина половине толщины захватной части испытуемого образа 6. Захват 9 шарнирно связан с образованием неразъемного соединения с хвостовиком 11 при помощи оси 12, которая перпендикулярна продольной оси паза 10.With unilateral application of the load (bending test), the
В пазы 2 и 10, образующие в поперечном сечении Х-образную форму, соответствующую захватной части образца 6, вставляется захватная часть последнего, а его положение в горизонтальной плоскости фиксируется болтом 5 захвата 1 и аналогичным болтом (на чертеже не показан), расположенным на боковой поверхности ответного захвата 9 с противоположной относительно болта 5 стороны. При этом плоскости захватной части образца находятся в контакте с соответствующими плоскостями пазов 2 и 10. Производится последовательное нагружение образца 6 растягивающей нагрузкой путем перемещения захватов 1 и 9 в соответствии с заданной программой, причем растягивающая нагрузка через оси 3 и 12 передается на соответствующие захваты 1 и 9 равномерно по всей поверхности последних, а усилие от пазов 2 и 10 прикладывается к кромкам выемки 8 и расслоение образца 6 происходит вдоль кромок последнего по длине трещины 7 от края к центральной части образца 6.In the
В процессе испытаний фиксирующие болты влияния на процесс трещинообразования не оказывают, поскольку не взаимодействуют с кромками выемки 8. При одностороннем и двустороннем приложении нагрузки регистрируются параметры процесса. После окончания испытаний выкручиваются соответствующие болты, фиксирующие положение образца 6 в горизонтальной плоскости, образец 6 свободно извлекается из рабочего пространства захватов 1 и 9, и устройство готово для проведения испытаний следующего образца.During the tests, the fixing bolts do not affect the cracking process, since they do not interact with the edges of the
Таким образом, предложенная полезная модель обеспечивает условия распространения трещины симметрично относительно центральной оси образца по краям последнего, соответствующих заданным требованиям программы испытаний, что позволяет решить поставленную проблему обеспечения заданных условий разрушения образца.Thus, the proposed utility model provides crack propagation conditions symmetrically with respect to the central axis of the specimen along the edges of the specimen that meet the specified requirements of the test program, which allows us to solve the problem of providing the specified specimen fracture conditions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016131238U RU168913U1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Device for fastening flat specimens of composite materials during crack resistance tests |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016131238U RU168913U1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Device for fastening flat specimens of composite materials during crack resistance tests |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168913U1 true RU168913U1 (en) | 2017-02-28 |
Family
ID=58449478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016131238U RU168913U1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Device for fastening flat specimens of composite materials during crack resistance tests |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168913U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2189023C2 (en) * | 2001-02-02 | 2002-09-10 | ООО "Самаратрансгаз" | Blade locking piece |
US8205506B2 (en) * | 2008-03-26 | 2012-06-26 | Airbus Operations, S.L. | Device for fixing of a prismatic mechanical test piece, method of utilization thereof and uses |
RU2559622C2 (en) * | 2013-10-29 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Clamping device to secure specimen during bend fatigue testing of flat specimens |
RU155239U1 (en) * | 2015-01-30 | 2015-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | MODEL FOR RESEARCH OF LOCKED COMPOUNDS OF CERAMIC BLADES OF A GAS TURBINE ENGINE |
-
2016
- 2016-07-29 RU RU2016131238U patent/RU168913U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2189023C2 (en) * | 2001-02-02 | 2002-09-10 | ООО "Самаратрансгаз" | Blade locking piece |
US8205506B2 (en) * | 2008-03-26 | 2012-06-26 | Airbus Operations, S.L. | Device for fixing of a prismatic mechanical test piece, method of utilization thereof and uses |
RU2559622C2 (en) * | 2013-10-29 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Clamping device to secure specimen during bend fatigue testing of flat specimens |
RU155239U1 (en) * | 2015-01-30 | 2015-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | MODEL FOR RESEARCH OF LOCKED COMPOUNDS OF CERAMIC BLADES OF A GAS TURBINE ENGINE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105334110B (en) | Extension test loading device and its method of testing of the Unidirectional Fiber-reinforced Composite perpendicular to machine direction | |
US11719621B2 (en) | Debonding test apparatus for measuring bond strength to concrete | |
CN107036901A (en) | A kind of monofilament pull-out test device for applying lateral pressure | |
CN107621408A (en) | A kind of Fiber Reinforced Metal Laminates I mode Ⅱ fracture toughness GICEvaluation test method and device | |
CN207439813U (en) | A kind of vertical tensile test apparatus containing tencel cloth fixture | |
CN110108567B (en) | Ceramic matrix composite interlaminar tensile test piece, and preparation method and test method thereof | |
De Moura et al. | Mixed-mode (I+ II) fracture characterization of wood bonded joints | |
US11543335B2 (en) | Tensile test fixture for quick testing of materials with low transverse strength | |
CN102928287B (en) | Tensile clamp for tensile property test of non-metal materials | |
CN108088756A (en) | A kind of experimental provision and its application method for being used to study FRP- concrete interface adhesive properties | |
Weidenmann et al. | The edge shear test-an alternative testing method for the determination of the interlaminar shear strength in composite materials | |
RU168913U1 (en) | Device for fastening flat specimens of composite materials during crack resistance tests | |
CN109444030A (en) | FRP plate material/sheet material the corrosion testing apparatus and method of self-correction prestressing force angle | |
CN104614245B (en) | The pulling test device and pulling test method of reinforcing bar grout sleeve overlap joint connection test specimen | |
CN108918256A (en) | High-hardness stainless steel fringe enhances ECC direct tensile test fixture and test method | |
Nogueira et al. | Analysis of the static and fatigue strength of a damage tolerant 3D-reinforced joining technology on composite single lap joints | |
CN205209886U (en) | One -way fibre reinforced composite perpendicular to fiber direction's tensile testing loading device | |
CN109444040A (en) | A kind of experimental rig for testing FRP plate and steel interfacial bond property | |
CN207816740U (en) | A kind of experimental provision for studying FRP- concrete interface adhesive properties | |
JP5909114B2 (en) | Fracture mechanics parameter measurement method | |
CN209513567U (en) | A kind of experimental rig for testing FRP plate and steel interfacial bond property | |
JP2021162585A5 (en) | ||
Gravina et al. | Bond and force transfer of FRP materials bonded to concrete using sitecure system | |
Kumar et al. | Joining similar and dissimilar materials with GFRP | |
CN112146975A (en) | Shear test fixture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170730 |