RU2523037C2

RU2523037C2 - Stand for fragile and unstable material sample tests

Info

Publication number: RU2523037C2
Application number: RU2012149528/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Ефанов; Андрей Николаевич Приходько; Александр Александрович Шахов
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-07-20
Also published as: RU2012149528A

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: stand includes base, supports, loading device with dynamometer, and disc-shaped sample placed between the supports with pads out of material with elasticity coefficient lower than that of the sample material, one of the supports is rigidly fixated on the base and is stationary while the other support is mobile and is connected to loading device by a rod. The stand features fixation device and case with one wall functioning as support attached rigidly to the base, and guide hole for the rod is made in the opposite wall. Cylindrical grooves are made at the disc edge in diametric opposition, and roller-shaped pads are positioned in the grooves, where rated diameters of rollers and grooves are equal and are far less than the disc diameter, while the fixation device is mounted in a case, ensuring coaxial positioning of the rod, rollers and the disc.

EFFECT: enhanced precision of determining sample material strength limit.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для определения предела прочности хрупких и малопрочных материалов.The invention relates to testing equipment, and in particular to stands for determining the tensile strength of brittle and low-strength materials.

В настоящее время известно множество способов и устройств для испытания хрупких и малопрочных материалов, однако они, обладая определенными достоинствами, не могут обеспечить требуемую точность при определении предела прочности для таких материалов, например, как взрывчатые вещества.Currently, there are many methods and devices for testing brittle and low-strength materials, however, having certain advantages, they cannot provide the required accuracy in determining the tensile strength for such materials, for example, explosives.

Известно устройство для испытания на растяжение под названием «Устройство для испытания образцов на растяжение раскалыванием» [А.с. СССР №346627, кл. G01N 3/02, опубл. 28.07.1972]. Оно содержит основание, опоры, нагружающее устройство, снабженное силоизмерителем, и образец, размещенный между опорами через прокладки.A device for tensile testing under the name "Device for testing specimens for tensile splitting" [A. USSR No. 346627, class G01N 3/02, publ. 07/28/1972]. It contains a base, supports, a loading device equipped with a force meter, and a sample placed between the supports through gaskets.

Причем одна из прокладок выполнена в виде сферического раскалывающего элемента, а другая - в виде плоской опорной поверхности, соизмеримой с площадью поперечного сечения сферического раскалывающего элемента. Обе прокладки закреплены соответственно на верхней и нижней гибких пластинах, связанных рукояткой. Образец установлен на прокладку с плоской опорной поверхностью, а его раскалывание осуществляется вдавливанием в поверхность образца прокладки в виде сферического раскалывающего элемента.Moreover, one of the gaskets is made in the form of a spherical splitting element, and the other in the form of a flat supporting surface, commensurate with the cross-sectional area of the spherical splitting element. Both gaskets are mounted respectively on the upper and lower flexible plates connected by a handle. The sample is mounted on a gasket with a flat supporting surface, and its splitting is carried out by pressing into the surface of the sample gaskets in the form of a spherical splitting element.

Недостатком известного устройства является неопределенность напряженно-деформированного состояния образца в зоне контакта сферического элемента с образцом, обусловленная наличием неконтролируемых сил трения между ними, что приводит к появлению погрешностей в определении предела прочности материала образца.A disadvantage of the known device is the uncertainty of the stress-strain state of the sample in the zone of contact of the spherical element with the sample, due to the presence of uncontrolled friction forces between them, which leads to errors in determining the tensile strength of the material of the sample.

Известно устройство для испытания образцов материалов на растяжение, описанное в материалах изобретения под названием «Способ испытания образцов материалов на растяжение» [А.с. СССР №1357765, кл. G01N 3/08, опубл. 07.12.1987]. Оно содержит основание, опоры, нагружающее устройство, снабженное силоизмерителем, и образец в виде диска, размещенный между опорами через прокладки.A device for testing samples of materials in tension, described in the materials of the invention under the name "Method for testing samples of materials in tension" [A.S. USSR No. 1357765, class G01N 3/08, publ. 12/07/1987]. It contains a base, supports, a loading device equipped with a force meter, and a sample in the form of a disk placed between the supports through gaskets.

В данном устройстве в образце выполняют клиновидные центрирующие выемки, в которых размещают прокладки в виде клиньев. При этом последние размещают таким образом, что между вершинами каждого из клиньев и дном соответствующей выемки образуется зазор, значение которого выбирают из определенного соотношения. После этого образец устанавливают между опорами и прикладывают к нему сжимающее усилие через прокладки, фиксируя величину усилия в момент разрушения образца.In this device, wedge-shaped centering recesses are performed in the sample, in which pads in the form of wedges are placed. At the same time, the latter are placed in such a way that a gap is formed between the vertices of each wedge and the bottom of the corresponding recess, the value of which is selected from a certain ratio. After that, the sample is installed between the supports and compressive force is applied to it through the gaskets, fixing the amount of force at the time of destruction of the sample.

В процессе испытания по мере вдавливания клиньев в образец соотношение между нормальной и касательной составляющими усилия, передаваемого на образец, не меняется, что обеспечивает сохранение постоянного направления усилия до и после появления трещины.During testing, as the wedges are pressed into the sample, the ratio between the normal and tangent components of the force transmitted to the sample does not change, which ensures that the direction of the force remains constant before and after the crack appears.

Недостатками известного устройства являются возникновение площадок текучести в местах контакта поверхностей клиньев с образцом из-за разности углов клина и выемок образца, обусловленной допусками на их изготовление, а также наличие концентраторов напряжений в углах клиновидных пазов, приводящих к отличию воспроизведенного напряженно-деформированного состояния образца от расчетного, что вносит погрешность в определение фактического значения предела прочности материала.The disadvantages of the known device are the occurrence of yield points at the contact points of the surfaces of the wedges with the sample due to the difference in the angles of the wedge and the recesses of the sample due to tolerances for their manufacture, as well as the presence of stress concentrators in the corners of the wedge-shaped grooves, which leads to the difference between the reproduced stress-strain state of the sample from calculated, which introduces an error in determining the actual value of the tensile strength of the material.

Известно устройство для испытания на растяжение образцов материалов из описания изобретения под названием «Способ испытания на растяжение образцов анизотропных материалов», [А.с. СССР №1250904, кл. G01N 3/08, опубл. 15.08.1986 г.]. Устройство содержит основание, опоры, нагружающее устройство, снабженное силоизмерителем, и образец в виде диска, размещенный между опорами через прокладки, выполненные из материала, модуль упругости которого меньше модуля упругости материала образца, причем одна из опор жестко закреплена на основании, а другая через шток соединена с нагружающим устройством.A device for tensile testing of samples of materials from the description of the invention under the name "Method for tensile testing of samples of anisotropic materials", [A.S. USSR No. 1250904, class G01N 3/08, publ. 08/15/1986]. The device comprises a base, supports, a loading device equipped with a force meter, and a disk-shaped sample placed between supports through gaskets made of a material whose elastic modulus is less than the elastic modulus of the sample material, one of the supports being rigidly fixed to the base and the other through a rod connected to a loading device.

При этом образец выполнен в виде диска произвольной формы и установлен между прокладками той же формы, что и диск, образуя трехслойный пакет, который помещают между опорами нагружающего устройства, производят нагружение, доводят диск до разрушения и регистрируют значения усилия при разрушении, по которым определяют предел прочности испытуемого материала на растяжение.In this case, the sample is made in the form of a disk of arbitrary shape and is installed between the gaskets of the same shape as the disk, forming a three-layer package, which is placed between the supports of the loading device, load, bring the disk to failure and record the values of the force at failure, which determine the limit tensile strength of the test material.

Известное устройство является наиболее близким аналогом к заявляемому стенду, так как имеет наибольшее количество общих существенных признаков.The known device is the closest analogue to the claimed stand, as it has the most common essential features.

Однако оно не может гарантировать высокой точности испытаний хрупких и малопрочных материалов, поскольку существуют сложности в определении касательных напряжений на поверхностях образца, которые обусловлены зависимостью сил трения от контактного напряжения и состояния контактирующих поверхностей, что приводит к появлению погрешностей в определении расчетного напряженно-деформированного состояния образца.However, it cannot guarantee high accuracy in testing brittle and low-strength materials, since there are difficulties in determining the shear stresses on the sample surfaces, which are caused by the dependence of the friction forces on the contact stress and the state of the contacting surfaces, which leads to errors in the determination of the calculated stress-strain state of the sample .

Анализ известных способов и устройств для испытания хрупких и малопрочных материалов позволяет сделать вывод, что известный уровень техники не обеспечивает создания устройства, позволяющего определять предел прочности с высоким уровнем точности, который необходим, например, для таких материалов, как взрывчатые вещества.Analysis of known methods and devices for testing brittle and low-strength materials allows us to conclude that the prior art does not provide a device that allows you to determine the tensile strength with a high level of accuracy, which is necessary, for example, for materials such as explosives.

Задачей данного изобретения является создание устройства, позволяющего с минимальными погрешностями определять предел прочности образцов из хрупких и малопрочных материалов, в том числе и из взрывчатых веществ.The objective of the invention is to provide a device that allows with minimal errors to determine the tensile strength of samples from brittle and low-strength materials, including explosives.

Техническим результатом данного изобретения является повышение точности определения предела прочности материала образца.The technical result of this invention is to increase the accuracy of determining the tensile strength of the material of the sample.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для испытания образцов из хрупкого и малопрочного материала содержит основание, опоры, нагружающее устройство, снабженное силоизмерителем, и образец в виде диска, размещенный между опорами через прокладки из материала, модуль упругости которого меньше модуля упругости материала образца, причем одна из опор жестко закреплена на основании и является неподвижной, а другая опора - подвижная и соединена через шток с нагружающим устройством, согласно изобретению стенд снабжен фиксирующим устройством и корпусом, одна из стенок которого является опорой, жестко закрепленной на основании, а в противоположной ей стенке выполнено направляющее отверстие для штока, на периферии диска диаметрально противоположно выполнены цилиндрические выемки, в которых установлены прокладки в виде цилиндрических роликов, причем номинальные диаметры роликов и выемок равны и намного меньше диаметра диска, а фиксирующее устройство установлено в корпусе, обеспечивая соосность штока, роликов и диска.The specified technical result is achieved by the fact that the test bench for samples of brittle and low-strength material contains a base, supports, a loading device equipped with a force meter, and a sample in the form of a disk placed between supports through gaskets made of a material whose elastic modulus is less than the elastic modulus of the sample material, moreover, one of the supports is rigidly fixed to the base and is stationary, and the other support is movable and connected via a rod to a loading device, according to the invention, the stand is equipped with a fixer device and case, one of the walls of which is a support rigidly fixed to the base, and a guide hole for the rod is made in the opposite wall to it, cylindrical recesses are diametrically opposed on the periphery of the disk, in which gaskets are installed in the form of cylindrical rollers, and the nominal diameters of the rollers and the recesses are equal and much smaller than the diameter of the disk, and the locking device is installed in the housing, ensuring alignment of the rod, rollers and disk.

Также согласно изобретению с целью достижения равномерности при нагружении фиксирующее устройство содержит упор и прижимы, которые установлены на противоположных стенках корпуса перпендикулярно диаметральным плоскостям диска, а также проточки полукруглой формы, расположенные на подвижной и неподвижной опорах, номинальный диаметр, которых равен диаметру роликов.Also, according to the invention, in order to achieve uniformity during loading, the locking device comprises a stop and clamps that are mounted on opposite walls of the housing perpendicular to the diametrical planes of the disk, as well as semicircular grooves located on the movable and fixed supports, the nominal diameter of which is equal to the diameter of the rollers.

Кроме того, с целью дальнейшего повышения точности прокладки в виде роликов установлены в выемках диска с использованием клеевого состава, модуль упругости которого после затвердевания меньше модуля упругости диска, а ролики в выемках фиксируются в положении, обеспечивающем совмещение в плоскости нагружения диаметральных осей роликов и диска с последующим поджатием подвижной опорой. В таком виде происходит затвердевание клеевого состава, что обеспечивает приложение нагрузки по центральной оси диска и препятствует возникновению перекосов вследствие перемещения ролика в выемке.In addition, in order to further improve the accuracy, the gaskets in the form of rollers are installed in the recesses of the disk using an adhesive composition, the elastic modulus of which after solidification is less than the elastic modulus of the disk, and the rollers in the recesses are fixed in a position that ensures the alignment of the diametrical axes of the rollers and the disk in the loading plane subsequent preloading of the movable support. In this form, the adhesive composition hardens, which ensures that the load is applied along the central axis of the disk and prevents distortions due to the movement of the roller in the recess.

Повышение точности определения предела прочности материала образца достигается тем, что:Improving the accuracy of determining the tensile strength of the sample material is achieved by the fact that:

- направляющее отверстие, выполненное в стенке корпуса, обеспечивает положение штока, при котором его продольная ось перпендикулярна продольным осям роликов, цилиндрических выемок и диска. Это приводит к неизменности положения линии действия прикладываемого к образцу испытательного усилия;- a guide hole made in the wall of the housing, provides the position of the rod, in which its longitudinal axis is perpendicular to the longitudinal axes of the rollers, cylindrical recesses and the disk. This leads to the invariance of the position of the line of action applied to the sample test effort;

- выполнение на периферии диска диаметрально противоположных цилиндрических выемок и расположение в них прокладок в виде роликов позволяет равномерно распределять прикладываемую нагрузку к образцу;- the execution on the periphery of the disk of diametrically opposite cylindrical recesses and the location of the gaskets in the form of rollers in them allows you to evenly distribute the applied load to the sample;

- изготовление выемок диаметром, значительно меньшим по сравнению с диаметром диска, позволяет создать условия приложения усилий такие же, как и для диска, сжатого статически эквивалентными сосредоточенными силами, с обеспечением неизменности расчетного напряженно-деформированного состояния диска, по мере увеличения воспроизводимого на него усилия. В этом случае вид воспроизводимого напряженно-деформированного состояния в диске может быть вычислен по формулам теории упругости;- the manufacture of recesses with a diameter significantly smaller than the diameter of the disk, allows you to create the conditions for the application of forces the same as for a disk compressed by statically equivalent concentrated forces, ensuring that the calculated stress-strain state of the disk remains unchanged as the effort reproduced on it increases. In this case, the form of the reproduced stress-strain state in the disk can be calculated by the formulas of the theory of elasticity;

- выполнение прокладок в виде роликов, соединенных с цилиндрическими выемками с использованием клеевого состава, позволяет обеспечить единую ось приложения нагрузки к образцу и уменьшить контактные напряжения между диском и роликами. Достигается это благодаря тому, что модули упругости роликов и клеевого состава после затвердевания значительно меньше модуля упругости диска, что позволяет прикладывать нагрузку к диску по всей поверхности его выемок;- the implementation of gaskets in the form of rollers connected to cylindrical recesses using an adhesive composition, allows you to provide a single axis of application of the load to the sample and reduce contact stress between the disk and the rollers. This is achieved due to the fact that the elastic moduli of the rollers and the adhesive composition after hardening are much less than the elastic modulus of the disk, which makes it possible to apply a load to the disk over the entire surface of its recesses;

- снабжение стенда фиксирующим устройством, обеспечивающим закрепление диска в корпусе таким образом, чтобы его продольная ось и оси роликов и выемок лежали в одной плоскости и были перпендикулярны продольной оси штока.- supplying the stand with a fixing device that secures the disk in the housing so that its longitudinal axis and the axis of the rollers and recesses lie in the same plane and are perpendicular to the longitudinal axis of the rod.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от наиболее близкого аналога, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention of features that distinguish it from the closest analogue, allows us to consider it appropriate to the condition of "novelty."

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features that contain a distinctive part of the claims are not identified in technical solutions for a similar purpose. On this basis, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг.1 показана конструкционная схема стенда.Figure 1 shows the structural diagram of the stand.

На фиг.2 показана конструкция упора.Figure 2 shows the design of the emphasis.

На фиг.3 показан корпус стенда (вид со стороны установки упора).Figure 3 shows the housing of the stand (view from the installation of the stop).

На фиг.4 показан корпус стенда (вид со стороны установки прижимов).Figure 4 shows the housing of the stand (view from the installation side of the clamps).

На фиг.5 показана схема нагружения образца.Figure 5 shows the loading pattern of the sample.

Стенд для испытаний на растяжение образцов из хрупких и малопрочных материалов (фиг.1) содержит основание 1, корпус 2, внутри которого расположен образец в виде диска 3, и нагружающее устройство 4, снабженное силоизмерителем 5.The test bench for tensile testing of samples of brittle and low-strength materials (Fig. 1) contains a base 1, a housing 2, inside of which a sample in the form of a disk 3 is located, and a loading device 4 equipped with a force meter 5.

Основание 1 представляет собой массивную стальную плиту, предназначенную для установки корпуса 2 и нагружающего устройства 4.The base 1 is a massive steel plate, designed to install the housing 2 and the loading device 4.

На основании 1 жестко установлен корпус 2, выполненный в виде пустотелого куба. Нижняя стенка корпуса 2 является неподвижной опорой 6 и образует неразборную конструкцию со стенками 7, 8, 9, к перпендикулярности которых предъявляются повышенные требования. Неподвижная опора 6 корпуса 2 жестко закреплена на основании 1 и имеет проточку 10 полукруглой формы, продольная ось которой перпендикулярна продольной оси направляющего отверстия 11, выполненного в противоположной стенке 8, и находится с ней в одной плоскости. В направляющем отверстии 11, размещен шток 12, соединяющий нагружающее устройство 4 с подвижной опорой 13, имеющей проточку 14 полукруглой формы, продольная ось которой перпендикулярна оси штока 12 и лежит с ней в одной плоскости. Причем проточки 10 и 14, выполненные соответственно в неподвижной и подвижной опорах 6 и 13, одинаковы, а их оси лежат в одной плоскости. В противоположных стенках 7, 9 корпуса 2 установлено фиксирующее устройство, которое содержит упор 15 и прижимы 16. Упор 15 представляет собой (фиг.2) урезанный на 1/4 вдоль образующей цилиндр 17, на одном торце которого выполнен фланец 18 с отверстиями 19. Упор 15 устанавливается (фиг.3) в отверстие 20 стенки 7 корпуса 2 и крепится к ней винтами 21 в резьбовые отверстия 22. В противоположной стенке 9 корпуса 2 выполнены резьбовые отверстия 23 (фиг.4), в которые вкручиваются прижимы 16, изготовленные в виде винтов, прижимающих диск 3 к упору 15, причем места контакта прижимов 16 с диском 3 охватываются образующей цилиндра 17. При необходимости для обеспечения расчетного положения диска 3 под фланец 18 упора 15 устанавливают вкладыши 24, имеющие форму, повторяющую геометрию фланца 18.On the basis of 1 is rigidly mounted housing 2, made in the form of a hollow cube. The lower wall of the housing 2 is a fixed support 6 and forms a non-separable structure with walls 7, 8, 9, which are subject to increased perpendicularity. The fixed support 6 of the housing 2 is rigidly fixed to the base 1 and has a semicircular groove 10, the longitudinal axis of which is perpendicular to the longitudinal axis of the guide hole 11, made in the opposite wall 8, and is in the same plane with it. A rod 12 is placed in the guide hole 11, connecting the loading device 4 with a movable support 13 having a semicircular groove 14, the longitudinal axis of which is perpendicular to the axis of the rod 12 and lies in the same plane with it. Moreover, the grooves 10 and 14, respectively made in the fixed and movable bearings 6 and 13, are the same, and their axes lie in the same plane. In the opposite walls 7, 9 of the housing 2, a fixing device is installed, which contains a stop 15 and clamps 16. The stop 15 is (Fig. 2) cut 1/4 along the generatrix of the cylinder 17, at one end of which a flange 18 with holes 19 is made. The stop 15 is installed (Fig. 3) in the hole 20 of the wall 7 of the housing 2 and is fastened to it by screws 21 into the threaded holes 22. In the opposite wall 9 of the housing 2 there are threaded holes 23 (Fig. 4) into which the clamps 16 made in in the form of screws, pressing the disk 3 to the stop 15, and the contact points the clamps 16 with the disk 3 are covered by the generatrix of the cylinder 17. If necessary, to ensure the calculated position of the disk 3 under the flange 18 of the stop 15 install liners 24, having a shape that repeats the geometry of the flange 18.

Образец изготовлен из хрупкого и малопрочного материала в форме диска 3 (фиг.5), на периферии которого диаметрально противоположно выполнены цилиндрические выемки 25, причем продольные оси выемок 25 перпендикулярны срединной плоскости диска 3. В выемках 25 с использованием клеевого состава 26 установлены прокладки, изготовленные в виде роликов 27. Номинальный диаметр роликов 27 намного меньше диаметра диска 3, а также равен диаметрам цилиндрических выемок 25 и проточек 10 и 14. При этом длина роликов 27 больше толщины диска 3. После нанесения клеевого состава 26 на выемки 25 ролики 27 фиксируются в положении, обеспечивающем совмещение в плоскости нагружения диаметральных осей, роликов 27 и диска 3, с последующим поджатием подвижной опорой 13. Модуль упругости материала, из которого изготовлены ролики 27, близок к модулю упругости клеевого состава 26 после затвердевания и меньше модуля упругости материала диска 3.The sample is made of a brittle and low-strength material in the form of a disk 3 (Fig. 5), on the periphery of which cylindrical recesses 25 are diametrically opposed, and the longitudinal axes of the recesses 25 are perpendicular to the median plane of the disk 3. In the recesses 25, using gaskets 26, gaskets made in the form of rollers 27. The nominal diameter of the rollers 27 is much smaller than the diameter of the disk 3, and is also equal to the diameters of the cylindrical recesses 25 and the grooves 10 and 14. The length of the rollers 27 is greater than the thickness of the disk 3. After applying the adhesive of composition 26 into recesses 25, the rollers 27 are fixed in a position that ensures alignment of the axial axes, rollers 27 and disk 3 in the loading plane, followed by compression by the movable support 13. The elastic modulus of the material from which the rollers 27 are made is close to the elastic modulus of the adhesive composition 26 after solidification and less modulus of elasticity of the material of the disk 3.

Диск 3 располагают внутри корпуса 2 между опорами 6 и 13, через прокладки в виде роликов 27, установленные в проточки 10 и 14 полукруглой формы, а затем фиксируют с использованием упора 15 и прижима 16, обеспечивая соосность штока 12, роликов 27 и диска 3.The disk 3 is placed inside the housing 2 between the supports 6 and 13, through gaskets in the form of rollers 27 installed in the grooves 10 and 14 of a semicircular shape, and then fixed using the stop 15 and the clamp 16, ensuring alignment of the rod 12, the rollers 27 and the disk 3.

Для нагружения диска 3 в стенде используется нагружающее устройство 4, связанное со штоком 12 и закрепленное на плите 28, которая жестко установлена с помощью четырех шпилек 29 на основании 1.To load the disk 3 in the stand, a loading device 4 is used, connected with the rod 12 and mounted on the plate 28, which is rigidly installed using four studs 29 on the base 1.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

Используя нагружающее устройство 4, поднимают шток 12 с подвижной опорой 13, размещают внутри корпуса 2 диск 3 с посаженными на клеевой состав 26 в его цилиндрические выемки 25 роликами 27. Один из роликов 27 совмещают с проточкой 10, выполненной в неподвижной опоре 6, а на второй опускают подвижную опору 13 и совмещают поверхность второго ролика 27 с поверхностью проточки 14, обеспечивая при этом путем поджатия равномерное распределение клеевого состава между роликами 27 и поверхностями выемок 25, а также совмещение диаметральных осей роликов 27 и диска 3.Using a loading device 4, raise the rod 12 with a movable support 13, place a disk 3 inside the case 2 with rollers 27 mounted on the adhesive structure 26 in its cylindrical recesses 25. One of the rollers 27 is combined with a groove 10 made in the fixed support 6, and the second lower the movable support 13 and combine the surface of the second roller 27 with the surface of the groove 14, while ensuring by pressing the uniform distribution of the adhesive composition between the rollers 27 and the surfaces of the recesses 25, as well as combining the diametrical axes of the rollers 27 and the disk 3.

Затем определяют толщину вкладышей 24, необходимых для установки упора 15 в положении, обеспечивающем совмещение срединной плоскости диска 3 с продольной осью штока 12, после чего упор 15 фиксируют с помощью винтов 21 и прижимают диск 3 к упору 15 прижимами 16, устанавливая его тем самым в расчетном положении.Then determine the thickness of the liners 24 necessary to install the stop 15 in a position that ensures the alignment of the middle plane of the disk 3 with the longitudinal axis of the rod 12, after which the stop 15 is fixed with screws 21 and press the disk 3 to the stop 15 with clamps 16, thereby installing it in estimated position.

Далее после затвердевания клеевого состава 26 с использованием нагружающего устройства 4 приводят в движение шток 12 и нагружают диск 3 сжимающим усилием, которое передается через подвижную опору 13 и ролик 27. Диск 3 этим усилием нагружается в два этапа. На первом этапе к нему прикладывается усилие, не превышающее 10% от его расчетного предельного значения. При этом усилии, при необходимости, устанавливаются средства измерения изменений геометрических размеров диска 3. На втором этапе усилие постепенно повышается до разрушающего. В процессе сжатия ролики 27 деформируются в продольном и поперечном направлениях, тем самым достигается равномерное приложение усилия по всей площади выемки 25 диска 3. С увеличением сжимающего усилия растягивающие напряжения в центре диска 3 возрастают и происходит его разрушение. В момент разрушения с использованием силоизмерителя 5 фиксируется значение сжимающего усилия, по которому в дальнейшем вычисляется предел прочности на растяжение материала диска 3 по формуле теории упругости:Then, after hardening of the adhesive composition 26 using the loading device 4, the rod 12 is moved and the disk 3 is loaded with compressive force, which is transmitted through the movable support 13 and roller 27. The disk 3 is loaded in two stages. At the first stage, a force is applied to it, not exceeding 10% of its calculated limit value. In this case, if necessary, means are installed to measure changes in the geometric dimensions of the disk 3. At the second stage, the force gradually rises to destructive. In the process of compression, the rollers 27 are deformed in the longitudinal and transverse directions, thereby achieving uniform application of force over the entire area of the recess 25 of the disk 3. As the compressive force increases, the tensile stresses in the center of the disk 3 increase and its destruction occurs. At the time of fracture, using the force meter 5, the value of the compressive force is fixed, according to which the tensile strength of the material of the disk 3 is further calculated by the formula of the theory of elasticity:

$σ_{n} = \frac{2 P}{π \cdot t \cdot D}$

,

σ_{n} = \frac{2 P}{π \cdot t \cdot D}

,

где P - значение сжимающего усилия; t - толщина диска; D - диаметр диска.where P is the value of the compressive force; t is the thickness of the disk; D is the diameter of the disk.

При испытаниях на стенде могут быть использованы различные виды нагружающих устройств, а также устройств, обеспечивающих измерение не только значения сжимающего усилия, но и значения относительных деформаций, по которым могут быть дополнительно определены модуль упругости и коэффициент Пуассона материала диска.When testing at the bench, various types of loading devices can be used, as well as devices that provide measurements not only of the compressive force, but also of the relative deformations, by which the elastic modulus and Poisson's ratio of the disk material can be additionally determined.

Заявляемый стенд позволяет достигнуть более точных результатов испытаний хрупких и малопрочных материалов, в том числе и материалов из взрывчатых веществ, путем обеспечения равномерного и симметричного нагружения образца и исключения зон концентрации напряжений в местах его контакта с опорами стенда.The inventive stand allows you to achieve more accurate test results of brittle and low-strength materials, including materials from explosives, by ensuring uniform and symmetrical loading of the sample and eliminating stress concentration zones in places of its contact with the supports of the stand.

Экспериментальное опробование стенда было проведено на образцах, выполненных в форме дисков, изготовленных как из композитного состава, так и из взрывчатых веществ, и прокладок, изготовленных в виде цилиндров из латуни и органического стекла, которые приклеивались к выемкам диска с использованием клеевого состава ЭЛ-20 по OCT В951654-75, представляющего собой смесь смолы с отвердителем. Полученные результаты показали, что точность определения предела прочности в случае использования роликов из оргстекла увеличивается по сравнению со случаем использования латунных роликов, модуль упругости которых выше модуля упругости материала образца.Experimental testing of the stand was carried out on samples made in the form of disks made of both composite composition and explosives, and gaskets made in the form of cylinders made of brass and organic glass, which were glued to the recesses of the disk using the adhesive composition EL-20 according to OCT B951654-75, which is a mixture of resin with a hardener. The results showed that the accuracy of determining the tensile strength in the case of using Plexiglas rollers increases compared to the case of using brass rollers, the elastic modulus of which is higher than the elastic modulus of the sample material.

Применение фиксирующего устройства обеспечивает равномерное и симметричное нагружение образца без возникновения перекосов и изгибающих моментов, влияющих на результаты. Кроме этого предлагаемая конструкция стенда позволяет воспроизвести в образце расчетное напряженно-деформированное состояние, описываемое формулами теории упругости.The use of a fixing device ensures uniform and symmetrical loading of the sample without distortions and bending moments affecting the results. In addition, the proposed stand design allows reproducing in the sample the calculated stress-strain state described by the formulas of the theory of elasticity.

Таким образом, эффективность заявляемого стенда с применением роликов и клеевого состава, используемого для соединения роликов и образца, имеющих модуль упругости, меньший, чем у образца, показана экспериментально путем нагружения образца через ролики, изготовленные из латуни и оргстекла, следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Thus, the effectiveness of the inventive stand using rollers and adhesive used to connect the rollers and the sample having an elastic modulus lower than that of the sample is shown experimentally by loading the sample through rollers made of brass and plexiglass, therefore, the claimed invention meets the condition "Industrial applicability."

Claims

1. A test bench for samples of brittle and low-strength materials, containing a base, supports, a loading device equipped with a force meter, and a sample in the form of a disk placed between supports through gaskets made of material, the elastic modulus of which is less than the elastic modulus of the sample material, one of the supports rigidly fixed to the base and is stationary, and the other support is movable and connected via a rod to a loading device, characterized in that it is equipped with a fixing device and a housing, one of the walls of which it is a support rigidly fixed to the base, and a guide hole for the rod is made in the opposite wall, on the periphery of the disk there are diametrically opposed cylindrical recesses in which gaskets are installed in the form of rollers, and the nominal diameters of the rollers and recesses are equal and much smaller than the diameter of the disk, and a locking device is installed in the housing, ensuring alignment of the rod, rollers and disk.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the fixing device comprises a stop and clamps that are mounted on opposite walls of the housing perpendicular to the diametrical planes of the disk, as well as semicircular grooves located on the movable and fixed supports, the nominal diameter of which is equal to the diameter of the rollers.

3. The stand according to claim 1, characterized in that the gaskets in the form of rollers are installed in cylindrical recesses of the disk using an adhesive composition, the elastic modulus of which after solidification is less than the elastic modulus of the sample, and the rollers in the recesses are fixed in a position that ensures alignment of the diametrical the axes of the rollers and the disc, followed by preloading the movable support.