RU2020453C1

RU2020453C1 - Device for testing of material specimens

Info

Publication number: RU2020453C1
Authority: RU
Inventors: В.Л. Галахов; В.М. Хорошкин; Г.И. Макаров
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority date: 1991-07-06
Filing date: 1991-07-06
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: test of specimens of brittle materials. SUBSTANCE: device uses a loading device, grips in the form of segments with a cutout for specimen that are attached to the body for turning. The cutout is L-shaped, one of its sides equals a half of the specimen thickness, and the other is not less than its height. The height of each segment equals its radius. The grips are attached to the body by means of fasteners evenly spaced in circumference. EFFECT: widened range of loadings. 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет проводить испытания при двухосном сжатии со сдвигом, при двухосном сжатии, при сдвиге и одноосном сжатии. The invention relates to a testing technique and allows testing under biaxial shear compression, biaxial compression, shear and uniaxial compression.

Известно устройство для испытания образцов материалов на прочность [1], содержащее основание, установленную на нем платформу с механизмом ее вращения и размещенные на платформе подвижный и неподвижный узлы крепления образца. A device for testing samples of materials for strength [1], containing a base, a platform mounted on it with a mechanism for its rotation and movable and fixed sample attachment points located on the platform, is known.

Недостаток этого устройства - невозможность испытания образца на одноосное сжатие и срез из-за приклейки образца к подвижному и неподвижному узлам. The disadvantage of this device is the inability to test the sample for uniaxial compression and shear due to the gluing of the sample to the movable and fixed nodes.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для испытания образцов на сжатие со сдвигом [2], содержащее две полуматрицы, которые выполнены в виде цилиндрических осесимметрично расположенных сегментов. Высота последних меньше их радиусов. В основаниях сегментов по их середине выполнены П-образные прорези, предназначенные для размещения в них головок испытуемого образца. Устройство содержит также две опоры. У одной из них расположен рольганг, соединяющий опору и нажимную плиту пресса. The closest in technical essence and the claimed device is selected as a prototype device for testing samples for compression with a shift [2], containing two half-matrices, which are made in the form of cylindrical axisymmetrically arranged segments. The height of the latter is less than their radii. In the bases of the segments in their middle, U-shaped slots are made, designed to accommodate the heads of the test sample in them. The device also contains two supports. One of them has a roller table connecting the support and press plate of the press.

Недостатки известного устройства: невозможность проведения испытаний на срез из-за формы выполнения полуматриц, при которой создается опрокидывающий момент за счет несоосности при совмещении поперечных осей полуматриц и образца; невозможность проведения одноосного сжатия из-за неравенства сторон П-образного выреза в полуматрицах, приводящего к одностороннему бочкообразованию образца при сжатии; из-за наличия рольганга на нижней опоре полуматрицы при нагружении за счет П-образных вырезов под образец возможно образование дополнительного изгиба образца за счет перемещения нижней опоры; отсутствие жесткой фиксации полуматриц на одинаковый угол. The disadvantages of the known device: the inability to conduct shear tests due to the shape of the half-matrices, which creates a tilting moment due to misalignment when combining the transverse axes of the half-matrices and the sample; the impossibility of uniaxial compression due to the inequality of the sides of the U-shaped cut in half-matrices, leading to unilateral barrel formation of the sample during compression; due to the presence of a roller table on the lower support of the half-matrix during loading due to U-shaped cuts for the sample, an additional bending of the sample is possible due to the movement of the lower support; lack of rigid fixation of half-matrices at the same angle.

Цель изобретения - расширение диапазона видов нагружения. Устройство позволяет проводить испытания при двухосном сжатии со сдвигом, при двухосном сжатии, при сдвиге и одноосном сжатии. The purpose of the invention is the expansion of the range of types of loading. The device allows testing under biaxial shear compression, biaxial compression, shear and uniaxial compression.

Цель изобретения достигается тем, что в устройстве для испытания образца содержится нагружающее устройство, захваты в виде сегментов с вырезом под образец, закрепленные к корпусу с возможностью поворота. Вырез под образец выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных граней с длиной одной из них, равной половине толщины образца, а другой - не менее его высоты. Высота каждого сегмента равна его радиусу. Выполнение выреза под образец описанной формы позволяет нагружать образец одновременно двуосным сжатием со сдвигом. Выполнение высоты сегмента (захвата) равной его радиусу позволяет проводить с направляющей скобой испытания образца на сдвиг. Закрепление захватов к корпусу равномерно расположенными крепежными элементами позволяет фиксировать равные углы установки верхнего и нижнего захватов по отношению к основанию и одновременно к направлению приложения сжимающей нагрузки и устраняет возможность неравномерного нагружения. The purpose of the invention is achieved in that the device for testing the sample contains a loading device, grippers in the form of segments with a cutout for the sample, mounted to the housing with rotation. The cutout for the sample is made in the form of two mutually perpendicular faces with a length of one of them equal to half the thickness of the sample, and the other not less than its height. The height of each segment is equal to its radius. Making a cut for a sample of the described shape allows you to load the sample simultaneously with biaxial compression with a shift. Performing the height of the segment (capture) equal to its radius allows the shear to be tested with a guide bracket. Fixing the grippers to the housing with uniformly located fasteners allows you to fix equal installation angles of the upper and lower grippers with respect to the base and simultaneously to the direction of application of the compressive load and eliminates the possibility of uneven loading.

На фиг.1 представлена схема нагружения образца в захватах, осуществляющих двуосное сжатие со сдвигом; на фиг.2 - схема нагружения образца на сдвиг; на фиг.3 - схема нагружения образца в захватах, осуществляющих двухосное сжатие; на фиг.4 - график предельной поверхности разрушения в координатах напряжения σ₁ и σ₂.Figure 1 presents a diagram of the loading of the sample in the grippers, performing biaxial compression with shear; figure 2 - diagram of the loading of the sample in shear; figure 3 - diagram of the loading of the sample in the grippers, performing biaxial compression; figure 4 is a graph of the ultimate fracture surface in the coordinates of the stress σ ₁ and σ ₂ .

Устройство содержит захваты 1 для двуосного сжатия со сдвигом, имеющие Г-образные вырезы, захваты 2 для двуосного сжатия, имеющие вырезы в виде двух взаимно перпендикулярных граней, корпус устройства 3, крепежные элементы 4, направляющую скобу 5 с фторопластовой вставкой 6 и нагружающее устройство-ресивер 7. The device contains grips 1 for biaxial compression with a shift having L-shaped cuts, grips 2 for biaxial compression having cuts in the form of two mutually perpendicular faces, the housing of the device 3, fasteners 4, a guide bracket 5 with a fluoroplastic insert 6 and a loading device receiver 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Захваты 1, 2 устанавливаются в корпусе 3 на равный угол и закрепляются болтами 4. Образец из хрупкого материала 8, обернутый фторопластовой пленкой (или с применением смазки), устанавливается в захваты. Все устройство с образцом помещается в ресивер 7, закрепленный в зажимах испытательной машины (фиг.1). При испытании на сдвиг устройство с образцом дополнительно устанавливается в направляющую скобу 5, вся сборка помещается в реверсор (фиг. 2) и производится нагружение. При испытаниях на двуосное сжатие со сдвигом двуосное сжатие и сдвиг регистрируется одна переменная величина - разрушающая нагрузка. The grips 1, 2 are installed in the housing 3 at an equal angle and are fixed with bolts 4. A sample of brittle material 8, wrapped with a fluoroplastic film (or using grease), is installed in the grippers. The entire device with the sample is placed in the receiver 7, mounted in the clamps of the testing machine (figure 1). In a shear test, the device with the sample is additionally installed in the guide bracket 5, the entire assembly is placed in the reverser (Fig. 2) and loading is performed. When tested for biaxial compression with shear, biaxial compression and shear recorded one variable - the breaking load.

В качестве примера конкретного выполнения назначения устройства (фиг.4) приводится график предельной поверхности разрушения прессованных образцов из взрывчатого материала. As an example of a specific implementation of the purpose of the device (figure 4) is a graph of the ultimate fracture surface of extruded samples of explosive material.

Для испытания на двуосное сжатие со сдвигом и сдвиг были задействованы призматические образцы с размерами 10х15х20 мм, для испытания на двуосное сжатие применялись образцы квадратного сечения 15х15х20 мм. For biaxial compression tests with shear and shear, prismatic samples with dimensions of 10x15x20 mm were used; for biaxial compression tests, square samples of 15x15x20 mm were used.

Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства для испытания образцов из хрупких материалов показали универсальность его применения по сравнению с прототипом. Experimental studies of the inventive device for testing samples of brittle materials showed the versatility of its use in comparison with the prototype.

Claims

DEVICE FOR TESTING SAMPLES OF MATERIAL, containing a loading device, two grippers in the form of cylindrical segments with cutouts for the sample attached to the loading device with the possibility of rotation relative to the direction of the compressive load, characterized in that each cutout for the sample is made in the form of two mutually perpendicular faces with a length one of them is not less than the length of the sample, the other is equal to half the thickness of the sample, the height of the cylindrical segment is chosen equal to the radius of the arc forming this a segment, and the grips are fixed on the body with uniformly located fasteners.