RU2079831C1 - Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation - Google Patents

Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2079831C1
RU2079831C1 RU94023277A RU94023277A RU2079831C1 RU 2079831 C1 RU2079831 C1 RU 2079831C1 RU 94023277 A RU94023277 A RU 94023277A RU 94023277 A RU94023277 A RU 94023277A RU 2079831 C1 RU2079831 C1 RU 2079831C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
maximum
indenter
impact
penetration
mechanical
Prior art date
Application number
RU94023277A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94023277A (en
Inventor
Дмитрий Михалевич Беленький
Алексей Николаевич Бескопыльный
Николай Николаевич Бескопыльный
Евгений Константинович Полибин
Борис Андреевич Песенко
Original Assignee
Дмитрий Михалевич Беленький
Алексей Николаевич Бескопыльный
Николай Николаевич Бескопыльный
Евгений Константинович Полибин
Борис Андреевич Песенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Михалевич Беленький, Алексей Николаевич Бескопыльный, Николай Николаевич Бескопыльный, Евгений Константинович Полибин, Борис Андреевич Песенко filed Critical Дмитрий Михалевич Беленький
Priority to RU94023277A priority Critical patent/RU2079831C1/en
Publication of RU94023277A publication Critical patent/RU94023277A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2079831C1 publication Critical patent/RU2079831C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: material testing, determination of physico-mechanical characteristics of materials. SUBSTANCE: indenter penetrates tested material by impact. With this transducer registers kinematic characteristics of impact indentation: maximum depth of penetration, maximum speed of penetration, maximum positive acceleration, maximum negative acceleration. Mechanical properties of materials: strength, yield point, relative elongation, impact viscosity, fatigue limit and hardness are found by dependence presented in the form of polynomial of n-th power:
Figure 00000003
, where ao, aik, k=1,...n, j-1,. . . 7 are coefficients of polynominal determined for each j-th mechanical property at stage of preliminary investigations; X2 is maximum length of penetration; X3 is maximum positive acceleration; X4 is maximum negative acceleration. Essence of invention lies in that portable electron device incorporating loading unit, indenter, electron counting system is additionally inserted with transducer composed of permanent magnets and coil to register kinematic characteristics of impact penetration. It has spring realizing impact penetration of indenter. EFFECT: simplified design of device, improved reliability of method. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. The invention relates to testing equipment, to strength tests.

Известен способ определения механических характеристик, при котором в испытуемый материал внедряет сферический индентор при возрастающей нагрузке. Измеряют нагрузку и глубину отпечатка, по которым определяют предел прочности [1]
Известно устройство для определения твердости, содержащее нагружающий механизм, индентор, предметный стол и механизм измерения глубины внедрения [2]
Известно устройство, содержащее цилиндрический корпус с пружиной и упором, боек, стопор.
A known method of determining mechanical characteristics, in which a spherical indenter introduces into the test material with increasing load. Measure the load and imprint depth, which determine the tensile strength [1]
A device for determining hardness is known, containing a loading mechanism, an indenter, a subject table and a mechanism for measuring the depth of penetration [2]
A device is known comprising a cylindrical body with a spring and an emphasis, a striker, a stopper.

Недостатками известных технических решений являются низкая точность и малая производительность. The disadvantages of the known technical solutions are low accuracy and low productivity.

Наиболее близким к предложенному является способ, при котором индентор вдавливается в испытуемый материал, непрерывно регистрируется диаграмма "нагрузка глубина отпечатка". По измеренным значениям определяют предел прочности. Затем производят увеличение нагрузки, фиксируют глубину отпечатка, фиксируют остаточную глубину отпечатка и рассчитывают деформацию [3]
Недостатками известного решения являются низкая точность и большая трудоемкость.
Closest to the proposed is a method in which the indenter is pressed into the test material, the diagram "load imprint depth" is continuously recorded. The measured values determine the tensile strength. Then produce an increase in load, fix the depth of the print, fix the residual depth of the print and calculate the deformation [3]
The disadvantages of the known solutions are low accuracy and high complexity.

В части устройства известен прибор для измерения твердости, представляющий собой конструкцию с рычажной системой воспроизведения нагрузки и нанесения отпечатка на образце [4]
Недостатками прибора являются большой вес, габариты и невозможность проведения испытаний крупных изделий.
In terms of the device, a hardness measuring device is known, which is a design with a lever system for reproducing the load and applying an imprint on the sample [4]
The disadvantages of the device are the large weight, dimensions and the inability to test large products.

Сущность изобретения заключается в том, что в испытуемый материал внедряют индентор ударным способом. При этом датчик регистрирует кинематические характеристики ударного вдавливания: максимальную глубину проникновения, максимальную скорость проникновения, максимальное положительное ускорение, максимальное отрицательное ускорение. The essence of the invention lies in the fact that an indenter is introduced into the test material by an impact method. In this case, the sensor registers the kinematic characteristics of impact indentation: maximum penetration depth, maximum penetration rate, maximum positive acceleration, maximum negative acceleration.

Механические свойства материала: предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, ударная вязкость, предел выносливости, твердость определяют по зависимости, представленной в виде полинома n-й степени

Figure 00000004

где a (j) o , a (j) ik , K 1, n, j 1,6 коэффициенты полинома,
определяемые экспериментально для каждого j-го механического свойства на стадии предварительных исследований,
x1 максимальная глубина проникновения,
x2 максимальная скорость проникновения,
x3 максимальное положительное ускорение,
x4 максимальное отрицательное ускорение.The mechanical properties of the material: tensile strength, yield strength, elongation, impact strength, endurance, hardness is determined by the dependence presented in the form of an nth degree polynomial
Figure 00000004

where a (j) o , a (j) ik , K 1, n, j 1,6 polynomial coefficients,
determined experimentally for each j-th mechanical property at the stage of preliminary studies,
x 1 maximum penetration depth,
x 2 maximum penetration rate,
x 3 maximum positive acceleration,
x 4 maximum negative acceleration.

Сущность изобретения заключается также в том, что переносной элемент электронный прибор, содержащий нагружающее устройство, индентор, электронно-счетную систему, дополнительно содержит датчик, состоящий из постоянных магнитов и катушки для регистрации кинематических характеристик ударного вдавливания, а в качестве нагружающего устройства содержит пружину, реализующую ударное вдавливание индентора, причем индентор выполнен в виде конуса. The invention also lies in the fact that the portable element, an electronic device containing a loading device, an indenter, an electronic-counting system, further comprises a sensor consisting of permanent magnets and a coil for recording the kinematic characteristics of impact indentation, and as a loading device contains a spring that implements shock indentation of the indenter, and the indenter is made in the form of a cone.

На фиг. 1 дан общий вид прибора, на фиг. 2 даны схема механической части и блок-схема электронного блока. In FIG. 1 shows a general view of the device, in FIG. 2 shows a diagram of the mechanical part and a block diagram of the electronic unit.

Прибор содержит корпус 1, державку 2 с жестко закрепленным на ней индентором 3, рабочую пружину 4, кнопку 5, соединенную с бойком 6 штоком 7, гайку 8, ввинченную в корпус 1, которая служит верхней спорой рабочей пружины 4, пружину предварительного нагружения 9, датчик 10 для снятия кинематических характеристик индентора 3 в период его внедрения в материал, состоящий из постоянных магнитов и катушки, стопор 11, сменную насадку 12, позволяющую определять прочность характеристики материала деталей различной формы. Электронный блок содержит: блок обработки и нормирования сигнала I, устройство сброса II, пиковые детекторы III, функциональные преобразователи IV, коммутатор V, преобразователь VI, цифровой индикатор VII. The device comprises a housing 1, a holder 2 with an indenter 3 fixed thereon, a working spring 4, a button 5 connected to the striker 6 by a rod 7, a nut 8 screwed into the housing 1, which serves as the upper spore of the working spring 4, the preload spring 9, a sensor 10 for recording the kinematic characteristics of the indenter 3 during its introduction into the material, consisting of permanent magnets and a coil, a stopper 11, an interchangeable nozzle 12, which allows to determine the strength characteristics of the material of parts of various shapes. The electronic unit contains: a signal processing and normalization unit I, a reset device II, peak detectors III, functional converters IV, switch V, converter VI, digital indicator VII.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

При вдавливании конического индентора материал, который можно охарактеризовать набором механических свойств /пределы текучести и прочности, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость, предел выносливости, предел трещиностойкости и др./, испытывает упругоэластическую деформацию и разрушение, что в конечном счете определяется вышеупомянутыми свойствами. Таким образом, кинематические характеристики индентора при вдавливании Xi, i 1,4 зависят от механических свойств материала, и, следовательно, по известным значениям Xi, i 1,4 можно определить механические свойства материала: H, j 1, 7 В общем случае зависимость между Hj и Xi может быть представлена функцией
Hj fj(X1,...,X4)
где fj функция, зависящая от условий вдавливания.
When a conical indenter is pressed in, a material that can be characterized by a set of mechanical properties / yield and strength limits, elongation, impact strength, hardness, endurance limit, crack resistance, etc. /, undergoes elastic-elastic deformation and fracture, which is ultimately determined by the aforementioned properties. Thus, the kinematic characteristics of the indenter during indentation of X i , i 1,4 depend on the mechanical properties of the material, and, therefore, from the known values of X i , i 1,4, it is possible to determine the mechanical properties of the material: H, j 1, 7 In the general case the relationship between H j and X i can be represented by the function
H j f j (X 1, ..., X 4 )
where f j is a function depending on the indentation conditions.

Данную зависимость можно представить в виде полинома n-й степени

Figure 00000005

Устройство работает следующим образом.This dependence can be represented as an nth degree polynomial
Figure 00000005

The device operates as follows.

Соединяют электрическую цепь: механическую часть электропроводами соединяют с электронным блоком, электронный блок с электросетью. В зависимости от поверхности испытуемой детали устанавливают соответствующую насадку 12 и взводят ударный механизм с помощью кнопки 5, который фиксируется стопором 11, после чего механическую часть устанавливают на испытуемую деталь и прижимают к ней, при этом под действием пружины 9 выбираются зазоры и индентор плотно прилегает к испытуемой поверхности, затем нажимают на кнопку "сброс". Устройство готово к проведению замера. Нажимают на кнопку 5, при этом стопор 11 освобождает шток 7, и пружина 4, разжимаясь, приводит в движение боек 6, который ударяется по державке 2, отдавая энергию пружины 4. Под действием удара индентор 3 внедряется в поверхность испытуемой детали, датчик 10 регистрирует параметры процесса внедрения индентора и передает сигналы в электронный блок, где они обрабатываются, и на цифровом табло высвечивается значение механического свойства, соответствующее нажатой клавише. Если необходимо знать другое или все механические свойства данной детали, не нужно делать новый замер, достаточно нажать клавишу требуемого механического свойства или последовательно /в любом порядке/ нажимать клавиши, и на световом инденторе будут высвечиваться значения механических свойств, соответствующих нажатой клавише. They connect the electric circuit: the mechanical part is connected by electric wires to the electronic unit, the electronic unit is connected to the electric network. Depending on the surface of the tested part, the corresponding nozzle 12 is installed and the percussion mechanism is cocked using the button 5, which is fixed by the stopper 11, after which the mechanical part is mounted on the tested part and pressed against it, while under the action of the spring 9, gaps are selected and the indenter fits snugly test surface, then press the "reset" button. The device is ready for measurement. Press the button 5, while the stopper 11 releases the stem 7, and the spring 4, unclenching, drives the hammer 6, which strikes the holder 2, giving off the energy of the spring 4. Under the influence of the impact, the indenter 3 is introduced into the surface of the test part, the sensor 10 registers parameters of the indenter injection process and transmits signals to the electronic unit where they are processed, and the value of the mechanical property corresponding to the pressed key is displayed on the digital board. If you need to know the other or all mechanical properties of this part, you do not need to make a new measurement, just press the key of the required mechanical property or press the keys sequentially / in any order, and the values of the mechanical properties corresponding to the pressed key will be displayed on the light indenter.

Claims (2)

1. Способ определения механических характеристик материалов, включающий внедрение индентора в испытуемый материал, отличающийся тем, что датчиком регистрируются кинематические характеристики ударного вдавливания: максимальную глубину проникновения, максимальную скорость проникновения, максимальное положительное ускорение, максимальное отрицательное ускорение и определяются механические свойства: предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, ударная вязкость, предел выносливости, твердость по зависимости, представленной в виде полинома n-й степени
Figure 00000006

Figure 00000007
коэффициенты полинома, определяемые экспериментально для каждого j-го механического свойства на стадии предварительных исследований;
X1 максимальная глубина проникновения;
X2 максимальная скорость проникновения;
X3 максимальное положительное ускорение;
X4 максимальное отрицательное ускорение.
1. A method for determining the mechanical characteristics of materials, including the introduction of an indenter in the test material, characterized in that the kinematic characteristics of impact indentation are recorded by the sensor: maximum penetration depth, maximum penetration rate, maximum positive acceleration, maximum negative acceleration, and mechanical properties are determined: tensile strength, limit yield strength, elongation, impact strength, endurance limit, hardness according to polynomial of the nth degree
Figure 00000006

Figure 00000007
polynomial coefficients determined experimentally for each j-th mechanical property at the stage of preliminary studies;
X 1 maximum penetration depth;
X 2 maximum penetration rate;
X 3 maximum positive acceleration;
X 4 maximum negative acceleration.
2. Устройство для определения механических характеристик материалов содержащее нагружающее устройство, индентор, электронно-счетную систему, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик, состоящий из постоянных магнитов, и катушки для регистрации кинематических характеристик ударного вдавливания, а в качестве нагружающего устройства пружину, реализующую ударное вдавливание индентора, причем индентор выполнен в виде конуса. 2. A device for determining the mechanical characteristics of materials containing a loading device, an indenter, an electronic-counting system, characterized in that it further comprises a sensor consisting of permanent magnets, and a coil for recording the kinematic characteristics of impact indentation, and as a loading device, a spring that implements shock indentation of the indenter, and the indenter is made in the form of a cone.
RU94023277A 1994-06-17 1994-06-17 Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation RU2079831C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94023277A RU2079831C1 (en) 1994-06-17 1994-06-17 Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94023277A RU2079831C1 (en) 1994-06-17 1994-06-17 Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94023277A RU94023277A (en) 1997-04-10
RU2079831C1 true RU2079831C1 (en) 1997-05-20

Family

ID=20157441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94023277A RU2079831C1 (en) 1994-06-17 1994-06-17 Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2079831C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Акторское свидетельство СССР N 365622, кл. G 01 N 3/42, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР N 613225, кл. G 01 N 3/42, 1978. 3. Авторское свидетельство СССР N 1145273, кл. G 01 N 3/42, 1985. 4. Авторское свидетельство СССР N 1057808, кл. G 01 N 3/42, 1983. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94023277A (en) 1997-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6343502B1 (en) Apparatus and method for determining the dynamic indentation hardness of materials
US4342229A (en) Apparatus and method for the non-destructive testing of the physical integrity of a structural part
WO2006013450A3 (en) Method and apparatus for determining mechanical features of a material with comparison to reference database
US3209585A (en) Autographic impact tester
US4750368A (en) Bond strength measurement of composite panel products
CN101251522B (en) Detecting method and apparatus based on laser impulse wave thin plate stratification
RU2079831C1 (en) Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation
JPS61169761A (en) Gap inspection device
KR200201924Y1 (en) Schmidt hammer tester
Xu et al. Application of split Hopkinson tension bar technique to the study of dynamic fracture properties of materials
GB1358131A (en) Hardness testing
RU2039353C1 (en) Method of measuring concrete strength
Hamdan et al. A crossbow system for high-strain-rate mechanical testing
EP1251343B1 (en) Method and device for mechanical stresses measurement
JPH0765954B2 (en) Dynamic characteristic measuring device using instrumented Charpy tester
Polvani et al. A dynamic microindentation apparatus for materials characterization
EP0545835A1 (en) Method and apparatus for determination of material residual stress by recording the change in resistance of a sensing coil
US4236401A (en) Frequency response tester
RU1778675C (en) Device for determining strength of concrete
Warnet et al. Falling weight impact testing principles
SU894372A1 (en) Meter of crack propagation rate in metal
SATO et al. High-Strain-Rate Properties of Polycarbonate (Impact 1)
RU2052794C1 (en) Method of measuring hardness
SU796705A1 (en) Specimen for impact testing of materials
SU453561A1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF MECHANICAL PROPERTIES OF SAMPLES AT SHOCK TESTS