RU2354954C1 - Способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354954C1 RU2354954C1 RU2007147164/28A RU2007147164A RU2354954C1 RU 2354954 C1 RU2354954 C1 RU 2354954C1 RU 2007147164/28 A RU2007147164/28 A RU 2007147164/28A RU 2007147164 A RU2007147164 A RU 2007147164A RU 2354954 C1 RU2354954 C1 RU 2354954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- holder
- speed
- mass
- punching
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области исследования свойств материалов. Сущность: производят замер параметров процесса пробивания образца материала, установленного в обойме, ударником. Образец устанавливают в обойме с возможностью перемещения ее по направляющим. Ударник разгоняют в направлении образца до скорости пробивания материала навылет и попадания в подвижный улавливатель. Замеряют скорость ударника до момента взаимодействия с образцом, скорость обоймы после пробивания и окончания переходного процесса, скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания и окончания переходного процесса. Энергию, затраченную на пробивание, определяют по формуле. Устройство содержит корпус, обойму с образцом материала, ударник и улавливатель. Обойма и улавливатель выполнены в виде инерционных тел массой, равной 1000-1500 масс ударника, и установлены подвижно относительно корпуса устройства на направляющих так, что в каждом теле одна из главных центральных осей инерции совпадает с траекторией движения ударника до момента начала пробивания. Устройство также содержит устройства измерения скоростей ударника, обоймы и улавливателя. Технический результат: упрощение измерения параметров процесса пробивания, повышение точности результатов при любых видах разрушения материала. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области исследования свойств материалов, а именно к способу определения энергетической характеристики пробивания образца материала и устройству для этих целей.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения энергии пробивания образца материала, заключающийся в замере параметров процесса пробивания образца материала, установленного в обойме ударником (см. Авторское свид. №1153265, опубл. 30.04.85 в бюл. №16).
Недостатком его является сложность замера скоростей выбиваемой пробки, ограничительные условия на испытываемый материал, его свойства, низкая точность получаемых результатов.
Изобретением решается задача - расширение возможностей способа, упрощение измерения параметров процесса пробивания, повышение точности результатов при любых видах разрушения материала, в том числе при образовании осколков.
Для достижения названных задач в предлагаемом способе определение энергии пробивания образца материала осуществляют путем замера параметров процесса пробивания образца материала, установленного в обойме ударником, причем образец устанавливают в обойме с возможностью перемещения ее по направляющим, ударник разгоняют в направлении образца до скорости пробивания материала навылет и попадания в подвижный улавливатель, при этом замеряют скорость ударника до момента взаимодействия с образцом, скорость обоймы после пробивания и окончания переходного процесса, скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания и окончания переходного процесса, а энергию, затраченную на пробивание, определяют по формуле
где
mp - масса ударника;
vp0 - скорость ударника до момента взаимодействия с образцом;
M1 - масса обоймы;
М2 - масса улавливателя;
v1 - скорость обоймы после пробивания;
v2 - скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания;
mt1 - масса образца после пробивания;
mtp - масса продуктов пробивания.
Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в установке образца в обойме с возможностью перемещения ее по направляющим, причем ударник разгоняют в направлении образца до скорости пробивания материала навылет и попадания в подвижный улавливатель, при этом замеряют скорость ударника до момента взаимодействия с образцом, скорость обоймы после пробивания и окончания переходного процесса, скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания и окончания переходного процесса, а энергию, затраченную на пробивание, определяют по формуле
где
mp - масса ударника;
vp0 - скорость ударника до момента взаимодействия с образцом;
M1 - масса обоймы;
М2 - масса улавливателя;
v1 - скорость обоймы после пробивания;
v2 - скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания;
mt1 - масса образца после пробивания;
mtp - масса продуктов пробивания.
В этом же авторском свидетельстве описано наиболее близкое к предлагаемому техническое решение устройства для осуществления способа определения энергии пробивания образца материала, содержащее корпус, обойму с образцом материала, ударник и улавливатель (см. Авторское свид. №1153265, опубл. 30.04.85 в бюл. №16).
Недостатком его является сложность замера скоростей выбиваемой пробки, ограничительные условия на испытываемый материал, его свойства, низкая точность получаемых результатов при образовании осколков материала образца.
Изобретением решается задача - расширение технологических возможностей, упрощение устройства, повышение точности результатов при любых видах разрушения, в том числе при образовании осколков образца.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство, которое содержит корпус, обойму с образцом материала, ударник и улавливатель, при этом обойма и улавливатель выполнены в виде инерционных тел массой, равной 1000-1500 масс ударника, и установлены подвижно относительно корпуса устройства на направляющих так, что в каждом теле одна из главных центральных осей инерции совпадает с траекторией движения ударника до момента начала пробивания, кроме того, обойма и улавливатель снабжены втулками из материала с низким коэффициентом трения, например фторопластовыми, установленными между ними и направляющими и демпфирующими устройствами, цилиндры которых жестко связаны с корпусом, а концы штоков отстоят от обоймы и улавливателя на расстоянии 5-15 мм, устройство может быть снабжено телами качения, установленными между направляющими и инерционными телами.
В отличие от известного в предлагаемом устройстве обойма и улавливатель выполнены в виде нерционных тел массой, равной 1000-1500 масс ударника, и установлены подвижно относительно корпуса устройства на направляющих так, что в каждом теле одна из главных центральных осей инерции совпадает с траекторией движения ударника до момента начала пробивания, при этом обойма и улавливатель снабжены втулками из материала с низким коэффициентом трения, например фторопластовыми, установленными между ними и направляющими и демпфирующими устройствами, цилиндры которых жестко связаны с корпусом, а концы штоков отстоят от обоймы и улавливателя на расстоянии 5-15 мм, кроме того, устройство может быть снабжено телами качения, установленными между направляющими и инерционными телами.
Предлагаемый способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для осуществления этого иллюстрируется чертежом, где изображена схема устройства.
Устройство содержит корпус 1, выполненный, например, в виде цилиндра, снабженного дисковыми фланцами по торцам и установленного на массивном основании, обойму 2 с образцом 3 материала, ударник 4 и улавливатель 5. Обойма 2 и улавливатель 5 выполнены в виде инерционных тел массой, равной 1000-1500 масс ударника 4, и установлены подвижно относительно корпуса 1 устройства на направляющих 6 так, что главные центральные оси инерции Jx1, Jх2 этих тел совпадают и с траекторией движения ударника 4 до момента начала пробивания. Это позволяет исключить образование моментов сил, действующих на образец 3 и обойму 2 в начальный момент пробивания образца материала, и угловых колебаний обоймы 2 относительно главных центральных осей инерции после пробивания образца 3 материала, а также снизить угловые колебания улавливателя 5 после улавливания ударника 4. Обойма 2 и улавливатель 5 снабжены втулками 7 из материала с низким коэффициентом трения, например фторопластовыми, установленными между ними и направляющими 6, снижающими потери энергии в системе и демпфирующими устройствами 8, 9, например, гидравлическими, цилиндры которых жестко связаны с корпусом 1, а концы штоков отстоят от обоймы 2 и улавливателя 5 на расстоянии 5-15 мм. Снабжение демпфирующими устройствами позволяет увеличить надежность и долговечность устройства для осуществления способа определения энергии пробивания образца материала при длительной эксплуатации и высоких динамических нагрузках на элементы устройства. Устройство может быть снабжено телами качения (не показаны), установленными между направляющими 6 и инерционными телами (обоймы 2 и улавливателя 5). Возможна установка обоймы 2 и улавливателя 5 с использованием тел качения, например, на тележке, которая на колесиках движется по направляющим 6, при этом колесики могут быть установлены на осях тележки с помощью подшипников.
Разгон ударника осуществляется с помощью пушки 10, например, газовой. Устройство снабжено отсекателем 11 для отделения поддона 12 от тела ударника 4. Скорость обоймы 2 измеряются индуктивным датчиком 13, сердечник которого связан с обоймой, а обмотка расположена на корпусе 1. Скорость улавливателя 5 измеряется индуктивным датчиком 14, сердечник которого связан с улавливателем 5, а обмотка расположена на корпусе 1. Кроме того, улавливатель 5 снабжен демпфирующим материалом 15, например смола, гель, и т.п., расположенным в области попадания осколков образца 3 и ударника 4 в улавливатель 5. Поскольку обойма 2 и улавливатель 5 выполнены массивными, а именно их масса равна 1000-1500 масс ударника 4, то скорости обоймы 2 и улавливателя 5 существенно меньше скорости ударника 4, и замеры скоростей инерционных тел не представляют технической трудности и могут быть измерены с большой точностью, что увеличивает точность измерения энергии пробивания образца в широком диапазоне характеристик материала.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Образец 3 материала закрепляют в обойме 2. Ударник 4 вылетает из ствола газовой пушки 10 со скоростью от нескольких десятков до тысячи метров в секунду и ударяется в образец 3 материала.
Скорость ударника 4 измеряется до соударения, например, методом "фотофиниша" с помощью двух фотоэлементов в канале ствола пушки 10. Обойма 2 свободно скользит по горизонтальным направляющим 6 с минимальным трением, поскольку между обоймой 2 и направляющими 6 установлены фторопластовые втулки 7.
После пробивания образца 3 материала ударник 4 и продукты пробивания попадают в улавливатель 5, который также может свободно скользить по горизонтальным направляющим 6 с минимальным трением, поскольку между ними и улавливателем установлены фторопластовые втулки 7. Скорости обоймы 2 и улавливателя 5 измеряются индуктивными датчиками 13, 14. Скорости обоймы 2 и улавливателя 5 гасятся демпфирующими устройствами 8, 9. Замеряют скорость обоймы 2 после пробивания образца 3 и окончания переходного процесса, а скорость улавливателя 5 замеряют после улавливания ударника 4 и продуктов пробивания и окончания переходного процесса, а энергию, затраченную на пробивание, определяют по формуле
где
mp - масса ударника;
vp0 - скорость ударника до момента взаимодействия с образцом;
M1 - масса обоймы;
М2 - масса улавливателя;
v1 - скорость обоймы после пробивания;
v2 - скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания;
mt1 - масса образца после пробивания;
mtp - масса продуктов пробивания;
Пример. Определялась энергия пробивания образца материала дуралюмин Д16.
Из исследуемого материала приготовлен образец в виде цилиндрической пластины размерами 5×50 мм. Образец массой 27.00·10-3 кг помещен в обойму 2.
Произведено пробивание образца ударником, движущимся со скоростью 500 м/с. Масса ударника mp=5.0·10-3 кг.
При этом произведены замеры скорости обоймы через 5.0·10-4 сек после пробивания и скорости улавливателя через 5.0·10-4 сек после улавливания.
Масса обоймы М1=10 кг
Масса улавливателя М2=10 кг
Масса продуктов пробивания - mtp=0.27·10-3 кг
Масса образца материала после пробивания mt1=26.73·10-3 кг
Скорость первой инерционной массы (обоймы) v1=2.3·10-3 м/c
Скорость второй инерционной массы (улавливателя) v2=247.6·10-3 м/с
Затем по формуле
определена энергию пробивания образца материала
Еt=43 Дж
Испытания опытного образца устройства показала на надежность и простоту конструкции и на обеспечение точности определения энергии пробивания.
Claims (5)
1. Способ определения энергии пробивания образца материала, заключающийся в замере параметров процесса пробивания образца материала, установленного в обойме, ударником, отличающийся тем, что образец устанавливают в обойме с возможностью перемещения ее по направляющим, ударник разгоняют в направлении образца до скорости пробивания материала навылет и попадания в подвижный улавливатель, при этом замеряют скорость ударника до момента взаимодействия с образцом, скорость обоймы после пробивания и окончания переходного процесса, скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания и окончания переходного процесса, а энергию, затраченную на пробивание, определяют по формуле:
где
mp - масса ударника;
vp0 - скорость ударника до момента взаимодействия с образцом;
M1 - масса обоймы;
М2 - масса улавливателя;
v1 - скорость обоймы после пробивания;
v2 - скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания;
mt1 - масса образца после пробивания;
mtp - масса продуктов пробивания.
где
mp - масса ударника;
vp0 - скорость ударника до момента взаимодействия с образцом;
M1 - масса обоймы;
М2 - масса улавливателя;
v1 - скорость обоймы после пробивания;
v2 - скорость улавливателя после улавливания ударника и продуктов пробивания;
mt1 - масса образца после пробивания;
mtp - масса продуктов пробивания.
2. Устройство для осуществления способа определения энергии пробивания образца материала, содержащее корпус, обойму с образцом материала, ударник и улавливатель, отличающееся тем, что обойма и улавливатель выполнены в виде инерционных тел массой, равной 1000-1500 масс ударника, и установлены подвижно относительно корпуса устройства на направляющих так, что в каждом теле одна из главных центральных осей инерции совпадает с траекторией движения ударника до момента начала пробивания, а также содержит устройства измерения скоростей ударника, обоймы и улавливателя.
3. Устройство для осуществления способа определения энергии пробивания образца материала по п.2, отличающееся тем, что обойма и улавливатель снабжены втулками из материала с низким коэффициентом трения, например фторопластовыми, установленными между ними и направляющими.
4. Устройство для осуществления способа определения энергии пробивания образца материала по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено демпфирующими устройствами, цилиндры которых жестко связаны с корпусом, а концы штоков отстоят от обоймы и улавливателя на расстоянии 5-15 мм.
5. Устройство для осуществления способа определения энергии пробивания образца материала по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено телами качения, установленными между направляющими и инерционными телами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007147164/28A RU2354954C1 (ru) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007147164/28A RU2354954C1 (ru) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2354954C1 true RU2354954C1 (ru) | 2009-05-10 |
Family
ID=41020079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007147164/28A RU2354954C1 (ru) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354954C1 (ru) |
-
2007
- 2007-12-18 RU RU2007147164/28A patent/RU2354954C1/ru active IP Right Revival
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106525577B (zh) | 测试拉伸/剪切复合加载下材料动态力学性能的装置及方法 | |
| Zhang et al. | A new drop‐weight impact machine for studying fracture processes in structural concrete | |
| US20140026635A1 (en) | Field testing apparatus and method for determining the dynamic elastic modulus of asphalt | |
| CN109253918B (zh) | 用于冲击试验的冲击波时间标定装置及时间标定方法 | |
| CN101975703A (zh) | 激光冲击加载材料动态断裂特性测量方法和装置 | |
| RU2676299C1 (ru) | Способ определения импульса взрыва заряда взрывчатого вещества/боеприпаса в ближней зоне | |
| CN111707402A (zh) | 基于负泊松比结构的爆炸冲击波能量无源测量传感器 | |
| RU2280849C1 (ru) | Стенд для динамических испытаний | |
| RU2354954C1 (ru) | Способ определения энергии пробивания образца материала и устройство для его осуществления | |
| CN108414178A (zh) | 带缓冲功能的冲击装置及其应用方法 | |
| CN104597279B (zh) | 一种超高速微粒速度测量系统及方法 | |
| CN203101223U (zh) | 一种测量散粒材料流动压力的冲击试验装置 | |
| JPH06503619A (ja) | 力学的火工貫入計 | |
| CN103698235B (zh) | 一种用于低速冲击测试的测速装置 | |
| CN203705279U (zh) | 一种测速装置 | |
| CN102507089A (zh) | 车门闭合力测试仪标定装置及方法 | |
| CN208224055U (zh) | 一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台 | |
| CN104634495B (zh) | 一种微型火工作动装置的高精度动态推力测试系统 | |
| Söver et al. | High impact-testing machine for elastomers investigation under impact loads | |
| Máca et al. | Design ofa novel horizontal impact machine for testing of concrete specimens | |
| GB2379276A (en) | Impact testing apparatus | |
| Cessna et al. | The development of an instrumented projectile impact test: Data glass‐reinforced and impact‐modified polypropylene | |
| CN110187078A (zh) | 一种炸药加速装置 | |
| RU2702694C1 (ru) | Способ механических испытаний | |
| JP7402455B2 (ja) | 高歪率ナノ圧痕試験装置及び方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20121210 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210426 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210802 |