RU2547280C1 - Method to assess limit of linearity of mechanical properties of materials during deformation - Google Patents
Method to assess limit of linearity of mechanical properties of materials during deformation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547280C1 RU2547280C1 RU2013154714/28A RU2013154714A RU2547280C1 RU 2547280 C1 RU2547280 C1 RU 2547280C1 RU 2013154714/28 A RU2013154714/28 A RU 2013154714/28A RU 2013154714 A RU2013154714 A RU 2013154714A RU 2547280 C1 RU2547280 C1 RU 2547280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- sample
- points
- samples
- cross
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Изобретение может использоваться при испытании образцов из вязко-упругих материалов, других полимерных материалов, а также при испытаниях тонкой проволоки или образцов в виде тонкостенных колец.The invention relates to testing equipment, to methods for determining the mechanical properties of materials. The invention can be used in testing samples of visco-elastic materials, other polymeric materials, as well as in testing thin wire or samples in the form of thin-walled rings.
Чтобы охарактеризовать рассматриваемую проблему, приведем некоторые данные, указанные в книге «Механика полимеров» (см. раздел «Линейная теория вязкоупругости», стр.117 в книге: Огибалов П.М., Ломакин В.А., Кишкин Б.П. Механика полимеров. Изд-во Московского университета. 1975, 528 с), а также комментарии к этим данным.To characterize the problem under consideration, we present some data specified in the book “Mechanics of Polymers” (see the section “Linear Theory of Viscoelasticity”, p. 117 in the book: Ogibalov P.M., Lomakin V.A., Kishkin B.P. Mechanics Polymers, Moscow University Press, 1975, 528 s), as well as comments on these data.
Характерными особенностями жестких полимеров являются малая деформируемость и сильное влияние времени деформирования на их поведение. Эти особенности являются определяющими при математической формулировке задачи о расчете на прочность и деформируемость изделий из жестких полимеров. // Этот вопрос является актуальным не только для жестких полимеров, но и для полимеров другой жесткости.//Characteristic features of rigid polymers are low deformability and a strong influence of deformation time on their behavior. These features are decisive in the mathematical formulation of the problem of calculating the strength and deformability of products from hard polymers. // This question is relevant not only for hard polymers, but also for polymers of different stiffness.//
Пусть εij - тензор малых деформаций, отнесенный к декартовой ортогональной системе координат Xi, σij - соответствующий тензор напряжений. Тогда соотношенияLet ε ij be the tensor of small strains referred to the Cartesian orthogonal coordinate system X i , σ ij be the corresponding stress tensor. Then the relations
где Fij - функционалы по времени от деформаций и температуры T, замыкают систему уравнений механики сплошной среды и проблема построения теории деформирования тех или иных жестких полимеров сводится к конкретизации функционалов Fij.where F ij are time functionals of deformations and temperature T, close the system of equations of continuum mechanics and the problem of constructing a theory of deformation of certain rigid polymers reduces to concretizing the functionals F ij .
В некоторой области состояний материала, вблизи исходного состояния (т.е. ненапряженного и недеформированного состояния) для жестких полимеров имеет место линейность их механических свойств, т.е. функционалы Fij удовлетворяют условиям:In a certain region of material states, near the initial state (i.e., an unstressed and undeformed state), rigid polymers exhibit linearity of their mechanical properties, i.e. the functionals F ij satisfy the conditions:
//Строго говоря, в общем случае, для проверки выполнения соотношений (1) и (2) требуется бесконечное число экспериментов.//// Strictly speaking, in the general case, an infinite number of experiments is required to verify the fulfillment of relations (1) and (2) .//
Рассмотрим простой случай - растяжение одноосных образцов, обозначим σ11 - осевое напряжение, ε11 - осевая деформация образца.Let us consider a simple case — tension of uniaxial specimens, denote σ 11 — axial stress, ε 11 — axial deformation of the specimen.
Соотношение (2) означает следующее. Пусть есть два одинаковых образца. Если у первого образца деформация меняется во времени по закону ε11(1)(τ), а у второго образца по закону ε11(2)(τ)=a×ε11(1)(τ), то между величинами напряжений в первом образце σ11(1)(τ), и во втором образце σ11(2)(τ) должно выполняться соотношениеRelation (2) means the following. Let there be two identical patterns. If the deformation of the first specimen varies with time according to the law ε 11 (1) (τ), and that of the second specimen, according to the law ε 11 (2) (τ) = a × ε 11 (1) (τ), then between the stresses the first sample σ 11 (1) (τ), and in the second sample σ 11 (2) (τ) the relation
причем это соотношение должно выполняться для каждого момента времени. // Таким образом, в данном случае, способ оценки пределов линейности может заключаться в следующем. Берется два идентичных образца, один образец деформируется по закону ε11(1)(τ), а второй образец по законуmoreover, this ratio should be satisfied for each moment in time. // Thus, in this case, the way to estimate the limits of linearity can be as follows. Two identical samples are taken, one sample is deformed according to the law ε 11 (1) (τ), and the second sample according to the law
ε11(2)(τ)=a×ε11(1)(τ),ε 11 (2) (τ) = a × ε 11 (1) (τ),
в процессе деформации замеряют приложенное усилие и вычисляют напряжения в этих образцах (проводится непрерывная запись величины усилия или для дискретных моментов времени) и проводится проверка выполнения условия (3). Если при малых деформациях соотношение (3) выполнялось достаточно точно, а при увеличении деформации с какого-то момента различия между правой и левой частями соотношения (3) начинают заметно возрастать, то можно считать, что мы превысили предел линейности. За оценку предела линейности (по деформациям) можно принять то значение деформации, при котором разностьin the process of deformation, the applied force is measured and stresses in these samples are calculated (continuous recording of the force value or for discrete time instants) is carried out and condition (3) is satisfied. If, with small deformations, relation (3) was fulfilled quite accurately, and with an increase in deformation, at some point, the differences between the right and left parts of relation (3) begin to increase noticeably, then we can assume that we exceeded the linearity limit. For the assessment of the linearity limit (for deformations), one can take the value of deformation at which
|σ11(2)(τ)-a×σ11(1)(τ)|| σ 11 (2) (τ) -a × σ 11 (1) (τ) |
станет заметной, например, превысит 5% или 10% от |σ11(2)(τ)|.will become noticeable, for example, exceed 5% or 10% of | σ 11 (2) (τ) |.
Соотношение (1) (при его использовании совместно с соотношением (2)) означает следующее. Пусть есть три одинаковых образца. Если у первого образца деформация меняется во времени по закону ε11(1)(τ), у второго образца по закону ε11(2)(τ), а у третьего образца по законуRelation (1) (when used in conjunction with relation (2)) means the following. Let there be three identical patterns. If the deformation of the first sample changes in time according to the law ε 11 (1) (τ), the second sample according to the law ε 11 (2) (τ), and the third sample according to the law
ε11(3)(τ)=a×ε11(1)(τ)+b×ε11(2)(τ),ε 11 (3) (τ) = a × ε 11 (1) (τ) + b × ε 11 (2) (τ),
то между величинами напряжений в первом образце σ11(1)(τ), во втором образце σ11(2)(τ) и в третьем образце σ11(3)(τ) должно выполняться соотношениеthen between the stresses in the first sample σ 11 (1) (τ), in the second sample σ 11 (2) (τ) and in the third sample σ 11 (3) (τ), the relation
причем это соотношение должно выполняться для каждого момента времени.moreover, this ratio should be satisfied for each moment in time.
Таким образом, в данном случае, способ оценки пределов линейности может заключаться в следующем. Берется три идентичных образца, один образец деформируется по закону ε11(1)(τ), второй образец - по закону ε11(2)(τ), а третий образец - по законуThus, in this case, a method for estimating the limits of linearity can be as follows. Three identical samples are taken, one sample is deformed according to the law ε 11 (1) (τ), the second sample according to the law ε 11 (2) (τ), and the third sample according to the law
ε11(3)(τ)=a×ε11(1)(τ)+b×ε11(2)(τ),ε 11 (3) (τ) = a × ε 11 (1) (τ) + b × ε 11 (2) (τ),
в процессе деформации замеряются усилия и вычисляют напряжения в этих трех образцах (проводится непрерывная запись величин усилия или для дискретных моментов времени) и проводится проверка выполнения условия (4). Если при малых деформациях соотношение (4) выполнялось достаточно точно, а при увеличении деформации с какого-то момента различия между правой и левой частями соотношения (4) начинают заметно возрастать, то можно считать, что мы превысили предел линейности. За оценку предела линейности (по деформациям) можно принять то значение деформации, при котором разностьin the process of deformation, the forces are measured and stresses are calculated in these three samples (continuous recording of the force values or for discrete time instants) and verification of the fulfillment of condition (4) is carried out. If, with small deformations, relation (4) was fulfilled quite accurately, and with an increase in deformation, at some point, the differences between the right and left sides of relation (4) begin to increase noticeably, then we can assume that we exceeded the linearity limit. For the assessment of the linearity limit (for deformations), one can take the value of deformation at which
|σ11(3)(τ)-[a×σ11(1)(τ)+b×σ11(2)(τ)]|.| σ 11 (3) (τ) - [a × σ 11 (1) (τ) + b × σ 11 (2) (τ)] |.
станет заметной, например, превысит 5% или 10% от |σ11(3)(τ)|.will become noticeable, for example, exceed 5% or 10% of | σ 11 (3) (τ) |.
Известен способ определения усилия текучести при испытании проволочного образца на растяжение (см. описание изобретения к А.с. СССР SU 1779975 A1, G01N 3/08, Б.и. №45, 1992 г.), заключающийся в следующем. Образец проволоки (например, длиной 900 мм) закрепляют в захватах разрывной (испытательной) машины, рабочую часть образца посредством контактов включают в качестве плеч в схему уравновешенного моста Уитстона с источником питания и нуль-индикатором. Суть изобретения заключается в том, что в качестве критерия начальной пластической деформации принято изменение электрического сопротивления в локальной зоне рабочей части образца, вызванное пластическим течением, по сравнению с упруго-напряженной остальной зоной рабочей части образца.A known method for determining the yield strength when testing a wire sample in tension (see the description of the invention to the AS of the USSR SU 1779975 A1, G01N 3/08, B.I. No. 45, 1992), which consists in the following. A wire sample (for example, 900 mm long) is fixed in the grips of a tensile testing machine; the working part of the sample is connected via contacts as shoulders to the balanced Wheatstone bridge circuit with a power source and a zero indicator. The essence of the invention lies in the fact that as a criterion for the initial plastic deformation, a change in the electrical resistance in the local area of the working part of the sample is accepted, caused by plastic flow, in comparison with the elastically stressed rest of the area of the working part of the sample.
Локальное изменение электросопротивления улавливается путем включения рабочей части образца в роли четырех плеч в схему уравновешенного моста Уитсона, а усилие локальной текучести определяется в момент разбалансировки моста по нуль-индикатору.A local change in electrical resistance is captured by including the working part of the sample in the role of four shoulders in the Witson balanced bridge circuit, and the local yield strength is determined at the moment the bridge is unbalanced by a zero indicator.
В описании к А.с. СССР SU 1779975 A1 приведен следующий пример. Образец наклепанной стальной проволоки толщиной 1,05 мм и длиной 900 мм установлен в разрывную машину FPZ-10. На рабочую часть образца установлены пять зажимов типа «крокодил». Зажимы присоединены к источнику питания на 0,5 А и к самопишущему вольтметру Н399 на предел 5 мВ по схеме моста Уитсона, причем участки образца между зажимами представляют собой плечи моста. Дано предварительное нагружение образца, перемещением среднего зажима вдоль образца нуль-индикатор приведен к нулю. Нагружение продолжили. Испытание вели с записью диаграммы растяжения. Разбалансировка моста произошла в момент, предшествующий явному излому кривой, записанной на диаграмме. Таким образом, способ обеспечивает выявление максимально допустимого нагружения изделия из материала образца с повышенной точностью и достоверностью. Дополнительно к этому, способ позволяет упростить испытания за счет исключения операции разгружения образца и обмера длины рабочей части для определения остаточного удлинения. Способ пригоден для испытания проволоки, холоднокатаной и сплющенной ленты, в том числе элетротехнического назначения.In the description to A.S. USSR SU 1779975 A1 the following example. A sample of riveted steel wire with a thickness of 1.05 mm and a length of 900 mm is installed in an FPZ-10 tensile testing machine. Five clips of the crocodile type are installed on the working part of the sample. The clamps are connected to a 0.5 A power supply and to an H399 self-recording voltmeter to a limit of 5 mV according to the Witson bridge circuit, and the sample sections between the clamps are the shoulders of the bridge. A preliminary loading of the sample is given; by moving the middle clamp along the sample, the null indicator is reduced to zero. Loading continued. The test was conducted with a record of tensile diagrams. The unbalance of the bridge occurred at the moment preceding the apparent break of the curve recorded in the diagram. Thus, the method provides the identification of the maximum allowable loading of the product from the material of the sample with increased accuracy and reliability. In addition, the method allows to simplify testing by eliminating the operation of unloading the sample and measuring the length of the working part to determine the residual elongation. The method is suitable for testing wire, cold rolled and flattened tape, including electrical purposes.
Совпадающими признаками данного способа и заявляемого способа являются следующие. Рабочая часть исследуемого материала разделена на участки, каждый из которых может рассматриваться как самостоятельный образец. В результате при испытаниях нагружается одновременно несколько объектов испытания, причем одинаковым усилием в каждый момент времени (рассматриваются квазистатические процессы нагружения, когда можно пренебречь инерционными силами).The matching features of this method and the proposed method are as follows. The working part of the studied material is divided into sections, each of which can be considered as an independent sample. As a result, during testing several objects of the test are loaded simultaneously, with the same force at each moment of time (quasistatic loading processes are considered, when inertial forces can be neglected).
Недостатками этого способа являются следующие. Этот способ применим только для токопроводящих материалов.The disadvantages of this method are as follows. This method is applicable only to conductive materials.
Известен способ оценки предела линейности механических свойств (см. стр.366, строки 15-20 (пункт 2)) в статье: Огибалов П.М., Тюнеева И.М. Область линейности механических свойств армированных пластиков. Стр.366-370 в журнале: Механика полимеров, 1969, №2), заключающийся в следующем. «Если с двумя одинаковыми телами за время t проведены два опыта деформации двумя различными системами сил, то в третьем опыте с таким же телом за такое же время t при условии, что действует система сил, равных сумме соответствующих сил первого и второго опытов, перемещения в каждый момент времени будут равны сумме соответствующих перемещений в первых двух опытах.»A known method for assessing the linearity limit of mechanical properties (see page 366, lines 15-20 (paragraph 2)) in the article: Ogibalov P.M., Tyuneeva I.M. The area of linearity of the mechanical properties of reinforced plastics. Pages 366-370 in the journal: Mechanics of Polymers, 1969, No. 2), which is as follows. “If two experiences of deformation with two different systems of forces were carried out with two identical bodies in time t, then in the third experiment with the same body in the same time t, provided that there is a system of forces equal to the sum of the corresponding forces of the first and second experiments, displacement in each moment in time will be equal to the sum of the corresponding displacements in the first two experiments. ”
Совпадающими признаками этого известного способа и заявляемого способа являются следующие. Нагружают более чем один объект испытания, причем различными системами сил, и сравнивают перемещения в каждый момент времени.The matching features of this known method and the proposed method are as follows. They load more than one test object, with various systems of forces, and compare displacements at each moment in time.
Недостатки этого известного способа заключаются в следующем. На практике сложно реализовать синхронно во времени нагружение (время отсчитывается от начала процесса), при котором действует система сил, равных сумме соответствующих сил первого и второго опытов (для каждого момента времени).The disadvantages of this known method are as follows. In practice, it is difficult to realize loading synchronously in time (time is counted from the beginning of the process) at which a system of forces is acting equal to the sum of the corresponding forces of the first and second experiments (for each moment of time).
Известен способ оценки области линейности механических свойств (см. стр.366, строки 13-15 (пункт 1)) в статье: Огибалов П.М., Тюнеева И.М.A known method for assessing the region of linearity of mechanical properties (see page 366, lines 13-15 (paragraph 1)) in the article: Ogibalov P.M., Tyuneeva I.M.
Область линейности механических свойств армированных пластиков. Стр.366-370 в журнале: Механика полимеров, 1969, №2), заключающийся в следующем (этот способ принят в качестве прототипа). В указанной статье в пункте 1) (см. стр.366, строки 13-15) сказано следующее. «Если в любых двух опытах в одинаковые (от начала процесса) моменты времени силы различаются множителем n, то и перемещения будут различаться тем же множителем n.»The area of linearity of the mechanical properties of reinforced plastics. P.366-370 in the journal: Mechanics of Polymers, 1969, No. 2), which consists in the following (this method is adopted as a prototype). The indicated article in paragraph 1) (see p. 366, lines 13-15) says the following. “If in any two experiments, at the same (from the beginning of the process) moments of time, the forces differ by the factor n, then the displacements will differ by the same factor n.”
Из сказанного выше следует следующее.From the foregoing, the following follows.
Образец №1 нагружают силой P1(t), при этом напряжение, вызванное этой нагрузкой, будет σ1(t), а соответствующая деформация будет ε1(t) и перемещение U1(t).Sample No. 1 is loaded with a force P 1 (t), while the stress caused by this load will be σ 1 (t), and the corresponding deformation will be ε 1 (t) and displacement U 1 (t).
Образец №2 нагружают силой P2(t)=n×P1(t), при этом напряжение, вызванное этой нагрузкой, будет σ2(t)=n×σ1(t), а соответствующая деформация будет ε2(t)=n*×ε1(t) и перемещение U2(t)=n*×U1(t).Sample No. 2 is loaded with the force P 2 (t) = n × P 1 (t), while the stress caused by this load will be σ 2 (t) = n × σ 1 (t), and the corresponding deformation will be ε 2 (t ) = n * × ε 1 (t) and the displacement U 2 (t) = n * × U 1 (t).
В области линейности механических свойств перемещения будут различаться тем же множителем, т.е. n*=n. // Естественно, что экспериментальные данные могут иметь какой-то разброс. Поэтому следует определять некоторое предельное значение напряжения (или деформации), когда при дальнейшем увеличении напряжения разница между значениями n* и n начинает возрастать. Можно выделить характерные значения напряжения (или деформации), когда эта разница превысит, например, 5% или 10%.In the region of linearity of the mechanical properties, the displacements will differ by the same factor, i.e. n * = n. // Naturally, the experimental data may have some kind of scatter. Therefore, a certain limiting value of stress (or strain) should be determined when, with a further increase in stress, the difference between the values of n * and n begins to increase. It is possible to distinguish characteristic values of stress (or strain) when this difference exceeds, for example, 5% or 10%.
Совпадающими признаками этого известного способа и заявляемого способа являются следующие. Нагружают два объекта испытания; в одинаковые (от начала процесса) моменты времени приложенные к образцам силы различаются множителем n. Сравнивают значения перемещений, - в области линейности перемещения будут различаться тем же множителем n.The matching features of this known method and the proposed method are as follows. Two test objects are loaded; At the same (from the beginning of the process) moments of time, the forces applied to the samples differ by a factor of n. The displacement values are compared, - in the linearity region the displacements will differ by the same factor n.
Недостатки этого известного способа заключаются в следующем. На практике сложно реализовать два режима нагружения, при которых силы различаются множителем n для каждого одинакового (от начала процесса) момента времени.The disadvantages of this known method are as follows. In practice, it is difficult to implement two loading modes, in which the forces are distinguished by a factor n for each identical (from the beginning of the process) point in time.
Задача изобретения заключается в том, чтобы обеспечить режим нагружения двух объектов испытаний, при котором нагрузки различаются множителем n для каждого одинакового (от начала процесса) момента времени.The objective of the invention is to provide a loading mode of two test objects, in which loads differ by a factor of n for each identical (from the beginning of the process) point in time.
Задача решается тем, что одновременно испытываются нагрузкой одной и той же величины два объекта испытаний, имеющих разное сечение и разную длину; причем длина объекта испытаний прямо пропорциональна его площади поперечного сечения. В частности, один объект испытаний может представлять собой образец длиной Lo, сечением So, а другой объект испытания представляет собой два рядом расположенных образца, каждый из которых имеет сечение So, а длину 2Lo. Эти объекты испытания одноименными концами с помощью гибких элементов (но жестких на растяжение) закреплены на жесткой неподвижной станине. А другими одноименными концами эти объекты испытания с помощью гибких элементов (но жестких на растяжение) крепятся к подвижной жесткой, но легкой траверсе. Причем расстояние между точками крепления объектов испытания к жесткой станине и между точками крепления объектов испытания к легкой траверсе одинаково. Посередине между точками крепления образцов к легкой подвижной траверсе предусмотрена зона приложения нагрузки. При приложении нагрузки траверса без трения может отклоняться от первоначального горизонтального положения.The problem is solved in that at the same time two test objects having different sections and different lengths are tested with a load of the same magnitude; moreover, the length of the test object is directly proportional to its cross-sectional area. In particular, one test object can be a sample of length L o , section S o , and the other test object is two adjacent samples, each of which has a cross section S o and length 2L o . These test objects of the same name with the help of flexible elements (but rigid tensile) are mounted on a rigid stationary frame. And with other ends of the same name, these test objects with flexible elements (but rigid in tension) are attached to a movable rigid but light traverse. Moreover, the distance between the points of attachment of test objects to a rigid frame and between the points of attachment of test objects to light traverse is the same. In the middle between the points of attachment of the samples to a light movable traverse, a load application zone is provided. When a load is applied, the beam without friction may deviate from the original horizontal position.
Сущность изобретения заключается в том, что обеспечивается одновременное нагружение двух объектов испытаний и при этом в любой момент времени (от начала нагружения) сохраняется неизменным соотношение между величинами нагрузок, действующими на образцы.The essence of the invention lies in the fact that the simultaneous loading of two test objects is ensured, and at the same time, at any time (from the beginning of loading), the ratio between the values of the loads acting on the samples remains unchanged.
Технический результат изобретения заключается в том, что облегчается процедура поддержания пропорциональности нагрузок, действующих на два разных образца для каждого момента времени, отсчитываемого от начала процесса.The technical result of the invention is that it facilitates the procedure of maintaining the proportionality of the loads acting on two different samples for each point in time counted from the beginning of the process.
Предполагается, что инерционные силы малы, при этом динамические нагрузки не рассматриваются.It is assumed that the inertial forces are small, while dynamic loads are not considered.
Практика показала, что, например, для закрепления образцов в виде кусков резиновой трубки велониппеля, кусков «рыболовного» кембрика (трубки из эластомерного материала) и т.п. вполне подходят зажимы типа «крокодил». Эти зажимы позволяют надежно закрепить концевую часть образца и при растяжении образца не происходит «проскальзывания» (в рабочей части образца остается практически тот же участок исследуемого (растягиваемого) материала).Practice has shown that, for example, for fixing samples in the form of pieces of a rubber tube of a bicycle nipple, pieces of a “fishing” cambric (a tube of elastomeric material), etc. crocodile clips are quite suitable. These clamps make it possible to securely fix the end part of the specimen and when the specimen is stretched there is no “slipping” (in the working part of the specimen remains almost the same section of the studied (stretched) material).
Например, испытывалась резиновая трубка велониппеля. Длина рабочей части одного образца составляла 70 мм, длина рабочей части другого образца составляла 140 мм (наружный диаметр резиновой трубки 3,4 мм, внутренний диаметр 2,4 мм).For example, a rubber tube of a bicycle nipple was tested. The length of the working part of one sample was 70 mm, the length of the working part of another sample was 140 mm (outer diameter of the rubber tube 3.4 mm, inner diameter 2.4 mm).
На фиг.1 показана схема крепления и нагружения образцов, а также схема замера перемещений. //Размеры образцов: «ширина» (диаметр), длина на фиг.1 показаны условно.//Figure 1 shows a diagram of the mounting and loading of samples, as well as a scheme for measuring displacements. // Sizes of the samples: "width" (diameter), the length in figure 1 is shown conditionally. //
На фиг.1 обозначено.Figure 1 is indicated.
1 - образец, имеющий в рабочей части площадь сечения So, а длину Lo.1 - a sample having in the working part a cross-sectional area S o , and a length L o .
2 и 3 - представляют собой второй объект испытаний, например, 2 и 3 одинаковые образцы, площадь сечения каждого из них So, а длина 2×Lo, в итоге этот объект испытаний имеет площадь сечения 2×So, а длину 2×Lo.2 and 3 - represent the second test object, for example, 2 and 3 are the same samples, the cross-sectional area of each of them is S o , and the length is 2 × L o , as a result, this test object has a cross-sectional area of 2 × S o , and a length of 2 × L o .
4 и 5 - жесткие элементы, к которым с помощью гибких (но жестких на растяжение) элементов 11, 12, 13, 14 крепятся образцы 2 и 3.4 and 5 - rigid elements to which, using flexible (but tensile) elements 11, 12, 13, 14, samples 2 and 3 are attached.
6 - подвижная жесткая легкая траверса (далее используется наименование: «траверса 6»), служащая для нагружения испытуемых образцов 1, 2 и 3; 6 - это начальное положение траверсы 6.6 - movable rigid light traverse (hereinafter the name: “traverse 6” is used), which serves to load the test samples 1, 2 and 3; 6 is the initial position of the yoke 6.
7 - положение траверсы 6 после приложения нагрузки P (в случае отклонений от линейности поведения материала при его растяжении).7 - the position of the beam 6 after applying the load P (in case of deviations from the linear behavior of the material when it is stretched).
8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - гибкие (но жесткие на растяжение) элементы (например, куски гибкого, тонкого троса или жесткой на растяжение нити).8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 — flexible (but tensile) elements (for example, pieces of a flexible, thin cable or tensile).
16 и 17 - зоны крепления гибких элементов, соответственно 10 и 9, к жесткой неподвижной станине.16 and 17 - zones of attachment of flexible elements, respectively 10 and 9, to a rigid fixed bed.
18 и 19 - зоны крепления гибких элементов, соответственно 15 и 8, к траверсе 6.18 and 19 - zones of fastening of the flexible elements, respectively 15 and 8, to the traverse 6.
20 - точка приложения нагрузки P к траверсе 6.20 - point of application of the load P to the traverse 6.
21 и 22 - шкалы с делениями, по которым замеряются величины смещения траверсы 6 при приложении нагрузки P.21 and 22 - scales with divisions by which the displacement values of the crosshead 6 are measured when the load P.
23 и 24 - точки, в которые перемещаются соответственно точки 15 и 19 после приложения нагрузки P (в случае отклонений от линейности поведения материала при его растяжении).23 and 24 are the points at which points 15 and 19 move after application of the load P (in case of deviations from the linear behavior of the material during its tension).
Для обеспечения условия, что на образец 1 в любой момент времени действует та же сила, что и на систему образцов 2 и 3, необходимо, чтобы точки 18, 19, 20 лежали на одной прямой (см. фиг.1).To ensure the condition that the same force acts on sample 1 at any moment of time as on the system of samples 2 and 3, it is necessary that points 18, 19, 20 lie on one straight line (see Fig. 1).
Для удобства при обработке результатов испытаний следует соблюдать симметрию в расположении деталей. В частности, в начальном положении (нагрузка P равна малому начальному значению, траверса 6 расположена горизонтально) расстояние между точками 16 и 17 должно равняться расстоянию между точками 18 и 19. Расстояние между точками 18 и 20 должно равняться расстоянию между точками 20 и 19. Траверса 6 должна располагаться горизонтально (удобно, чтобы верхняя граница траверсы 6 была прямолинейной и показания шкал 21 и 22, указывающие положение верхней границы траверсы 6 в начальный момент, были бы одинаковыми). Точка 20 должна быть одинаково удалена от левой границы шкалы 21 и от правой границы шкалы 22. Нагрузка P действует вдоль вертикальной прямой. Для удобства в зонах точек 16 и 17 следует предусмотреть устройства, позволяющие регулировать длину рабочей части гибких элементов 9 и 10 (эти устройства для регулировки длины на фиг.1 не показаны). При необходимости в зоне крепления элемента 8 к траверсе 6 (см. точку 19) могут крепиться дополнительные грузы для компенсации веса детали 5 и дополнительного веса образцов 2 и 3 (эти дополнительные грузы на фиг.1 не показаны).For convenience, the processing of test results should observe symmetry in the arrangement of parts. In particular, in the initial position (the load P is equal to the small initial value, the crosshead 6 is horizontal), the distance between points 16 and 17 should be equal to the distance between points 18 and 19. The distance between points 18 and 20 should be equal to the distance between points 20 and 19. Traverse 6 should be located horizontally (it is convenient that the upper border of the beam 6 is straight and the readings of scales 21 and 22, indicating the position of the upper border of the beam 6 at the initial moment, would be the same). Point 20 should be equally distant from the left border of the scale 21 and from the right border of the scale 22. The load P acts along the vertical line. For convenience, in the zones of points 16 and 17, devices should be provided that allow you to adjust the length of the working part of the flexible elements 9 and 10 (these devices for adjusting the length are not shown in FIG. 1). If necessary, in the zone of attachment of the element 8 to the traverse 6 (see point 19), additional weights can be attached to compensate for the weight of the part 5 and the additional weight of samples 2 and 3 (these additional weights are not shown in Fig. 1).
Для удобства шкалы 21 и 22 должны быть идентично закреплены, при этом, когда траверса 6 расположена горизонтально (на систему действует малая начальная нагрузка, направленная вертикально вниз), показания шкал 21 и 22 должны быть одинаковыми.For convenience, the scales 21 and 22 should be identically fixed, while when the crosshead 6 is horizontal (a small initial load acts vertically downward on the system), the readings of the scales 21 and 22 should be the same.
Испытания с целью получения оценки предела линейности механических свойств материалов при деформировании проводят следующим образом. Выбирают длину рабочей части образца 1 (например, длина рабочей части образца в виде резиновой трубки велониппеля была 70 мм, плюс два раза по 10 мм для закрепления образца, итого длина заготовки 90 мм). Образцы 2 и 3 имели длину рабочей части, вдвое большую (длина заготовки была 160 мм). Оказалось (экспериментально проверено), что образцы в виде резиновой трубки велониппеля хорошо закрепляются зажимами типа «крокодил». Поэтому к концам гибких элементов 8, 9, 11, 12, 13, 14 крепятся зажимы типа «крокодил» (на фиг.1 эти зажимы не показаны). С помощью зажимов типа «крокодил» крепятся образцы 1, 2, 3, при этом длина рабочей части образцов 2 и 3 вдвое больше длины рабочей части образца 1. С помощью регулировочных устройств, размещенных, например, в зонах точек 16 и 17 (на фиг.1 они не показаны), регулируется длина гибких элементов 10 и 9 так, чтобы траверса 6 располагалась примерно горизонтально. Затем прикладывается малая начальная нагрузка и проводится более точная регулировка так, чтобы траверса 6 располагалась горизонтально (при этом показания шкалы 21 и шкалы 22 должны совпадать, или почти совпадать). Поэтапно увеличивают нагрузку P и фиксируют показания шкал 21 и 22, указывающие координаты концевых частей траверсы 6.Tests in order to obtain an estimate of the linearity limit of the mechanical properties of materials during deformation are carried out as follows. The length of the working part of sample 1 is selected (for example, the length of the working part of the sample in the form of a rubber tube of a bicycle nipple was 70 mm, plus two times 10 mm each for securing the sample, total length of the workpiece is 90 mm). Samples 2 and 3 had a length of the working part, twice as long (the length of the workpiece was 160 mm). It turned out (experimentally verified) that the samples in the form of a rubber tube of a bicycle nipple are well fixed with crocodile clips. Therefore, crocodile clips are attached to the ends of the flexible elements 8, 9, 11, 12, 13, 14 (these clips are not shown in FIG. 1). Using clips of the crocodile type, samples 1, 2, 3 are attached, while the length of the working part of samples 2 and 3 is twice as long as the length of the working part of sample 1. Using adjustment devices placed, for example, in the zones of points 16 and 17 (in FIG. .1 they are not shown), the length of the flexible elements 10 and 9 is adjusted so that the beam 6 is located approximately horizontally. Then a small initial load is applied and a more accurate adjustment is made so that the crosshead 6 is horizontal (the readings of the scale 21 and the scale 22 should coincide, or almost coincide). Gradually increase the load P and record the readings of scales 21 and 22, indicating the coordinates of the end parts of the yoke 6.
Сила, растягивающая образец 1, и сила, растягивающая систему одинаковых образцов 2 и 3, равны между собой. Но образцы 2 и 3 вдвое длинней, а на каждый из них приходится нагрузка, вдвое меньшая. В итоге, если материал деформируется в линейной области, то перемещения в обоих случаях должны быть одинаковыми, а, значит, траверса 6 при возрастании нагрузки будет перемещаться поступательно, оставаясь в горизонтальном положении. Фактически обычно не наблюдается четкой границы между областями линейного и нелинейного деформирования, поэтому следует получить оценки, когда отклонения (например, по деформациям) от линейности характеризуются величиной 5% или 10%.The force stretching the sample 1, and the force stretching the system of identical samples 2 and 3 are equal to each other. But samples 2 and 3 are twice as long, and each of them has a load that is half as much. As a result, if the material is deformed in the linear region, then the displacements in both cases should be the same, which means that the crosshead 6 will move forward with increasing load, remaining in a horizontal position. In fact, usually there is no clear boundary between the areas of linear and nonlinear deformation, therefore, estimates should be obtained when deviations (for example, from deformations) from linearity are characterized by 5% or 10%.
X1 X2, Y1, Y2 - показания шкал 22 и 21, характеризующие положение траверсы 6 при приложении нагрузки P (см. фиг.1).X 1 X 2 , Y 1 , Y 2 - readings of scales 22 and 21, characterizing the position of the beam 6 when the load P is applied (see Fig. 1).
X1 - показания шкалы 22, характеризующие положение концевой части траверсы 6 в начальный момент (когда нагрузка равна малому начальному значению).X 1 - readings of a scale 22, characterizing the position of the end part of the beam 6 at the initial moment (when the load is equal to a small initial value).
X2 - показания шкалы 22, характеризующие положение концевой части траверсы 6 при приложении нагрузки Р.X 2 - readings of the scale 22, characterizing the position of the end part of the crosshead 6 when the load P.
Y1 - показания шкалы 21, характеризующие положение концевой части траверсы 6 в начальный момент (когда нагрузка равна малому начальному значению).Y 1 - readings of a scale 21, characterizing the position of the end part of the beam 6 at the initial moment (when the load is equal to a small initial value).
Y2 - показания шкалы 21, характеризующие положение концевой части траверсы 6 при приложении нагрузки Р.Y 2 - readings of a scale 21, characterizing the position of the end part of the beam 6 when the load P.
Z1 - среднее значение показаний шкалы 22 и шкалы 21, характеризующее положение траверсы 6 в начальный момент (это значение равно координате верхней границы траверсы 6 в зоне расположения точки 20, когда нагрузка равна малому начальному значению).Z 1 - the average value of the readings of the scale 22 and scale 21, characterizing the position of the beam 6 at the initial moment (this value is equal to the coordinate of the upper boundary of the beam 6 in the area of location of point 20, when the load is equal to a small initial value).
Z2 - среднее значение показаний шкалы 22 и шкалы 21, характеризующее положение траверсы 6 при приложении нагрузки P (это значение равно координате верхней границы траверсы 6 в зоне расположения точки 20, когда нагрузка равна P).Z 2 - the average value of the readings of the scale 22 and scale 21, characterizing the position of the beam 6 when applying a load P (this value is equal to the coordinate of the upper boundary of the beam 6 in the area of location of point 20 when the load is P).
Рассматриваем малые отклонения от линейности (угол φ мал, см. фиг.1). В этом случае для расчетов можно использовать представленные ниже соотношения.We consider small deviations from linearity (the angle φ is small, see figure 1). In this case, the following ratios can be used for calculations.
Итак, при малой начальной нагрузке зафиксированы значения X1 и Y1 (в идеальном случае эти значения должны совпадать, но фактически может быть некоторое различие между этими величинами, поэтому в расчетных формулах используются эти два значения). Затем приложена нагрузка P и зафиксированы значения X2 и Y2. Расчеты проводятся по следующим формулам (здесь Lo - начальная длина более короткого образца, предполагается, что точки 16 и 17 лежат на одной горизонтальной прямой):So, with a small initial load, the values of X 1 and Y 1 are fixed (in the ideal case, these values should coincide, but in fact there may be some difference between these values, so these two values are used in the calculation formulas). Then the load P is applied and the values of X 2 and Y 2 are fixed. The calculations are carried out according to the following formulas (here L o is the initial length of the shorter sample, it is assumed that points 16 and 17 lie on one horizontal line):
ε1 - деформация образца 1;ε 1 - deformation of sample 1;
2×ε2 - удвоенная деформация образца 2 (и образца 3); //на практике возможны случаи, когда ε1<2×ε2, в этом случае величина Δ2 считается отрицательной//.2 × ε 2 - double deformation of sample 2 (and sample 3); // in practice, there are cases when ε 1 <2 × ε 2 , in this case the value Δ 2 is considered negative //.
Здесь а (или а) - расстояние между точками 16 и 17, равное расстоянию между точками 18 и 19; b - расстояние (измеряемое по горизонтали) соответственно между левой кромкой шкалы 21 и правой кромкой шкалы 22 (см. фиг.1). //При больших значениях угла φ (см. фиг.1) будут более сложные соотношения для расчета деформаций.//Here a (or a ) is the distance between points 16 and 17, equal to the distance between points 18 and 19; b is the distance (measured horizontally), respectively, between the left edge of the scale 21 and the right edge of the scale 22 (see figure 1). // For large values of the angle φ (see figure 1) there will be more complex relationships for calculating deformations. //
Под словами «точка 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24» следует понимать центр отверстия малого диаметра, в которое вставлена ось или продета достаточно жесткая на растяжение «нить» или другой элемент, причем эти элементы не мешают свободному повороту траверсы 6 (трение мало; силы, передаваемые на испытуемые образцы, направлены соответственно вдоль элементов 10, 9, 15, 8 (предполагается, что приложена сила P и элементы 10, 9, 15, 8 и 11, 12, 13, 14 «натянуты»)).The words “point 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24” should be understood as the center of the hole of small diameter into which the axis is inserted or the thread or other element is rigid enough to stretch, and these elements do not interfere with the free rotation of the beam 6 (little friction; the forces transferred to the test samples are directed along elements 10, 9, 15, 8, respectively (it is assumed that the force P is applied and elements 10, 9, 15, 8 and 11, 12, 13, 14 are “stretched” )).
С использованием данного способа можно испытывать также металлические образцы в виде тонких колец. В этом случае образец 1 представляет собой кольцо, к которому вдоль диаметра приложена растягивающая сила. А образцы 2 и 3 представляют собой «цепочки» из двух последовательно соединенных таких же кольцевых образцов.Using this method, metal samples in the form of thin rings can also be tested. In this case, the sample 1 is a ring to which a tensile force is applied along the diameter. And samples 2 and 3 are “chains” of two series-connected same circular samples.
//При испытании податливых материалов или податливых образцов в виде колец элементы 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и зоны их крепления (см., например точки 16, 17, 18, 19) не испытывают больших нагрузок. Если образцы 1, 2, 3 достаточно жесткие и для их растяжения требуются значительные усилия, то и остальные детали, включая зажимы для крепления образца, должны быть рассчитаны на высокие нагрузки.//// When testing malleable materials or malleable samples in the form of rings, elements 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 and their attachment zones (see, for example, points 16, 17, 18, 19) do not experience heavy loads . If samples 1, 2, 3 are sufficiently rigid and considerable effort is required to stretch them, then the remaining parts, including clamps for attaching the sample, must be designed for high loads.
Следует заметить, что при испытании одноосных образцов нелинейность может быть обусловлена не только нелинейностью свойств материала, но и тем, что при растяжении меняется площадь сечения образца. Резиноподобные материалы относятся к классу так называемых малосжимаемых материалов. У этих материалов модули Е и G на несколько порядков меньше модуля объемного сжатия К, при этом часто принимается, что при деформировании объем материала не изменяется.It should be noted that when testing uniaxial samples, the nonlinearity can be caused not only by the nonlinearity of the material properties, but also by the fact that the sample cross-sectional area changes with tension. Rubber-like materials belong to the class of so-called low-compressible materials. For these materials, the moduli E and G are several orders of magnitude smaller than the bulk compression modulus K, and it is often assumed that the volume of the material does not change during deformation.
Пусть деформированный образец имеет длину L1 (недеформированный образец имеет длину L1,0):Let the deformed sample have a length L 1 (undeformed sample has a length L 1,0 ):
L1=L1,0×(1+ε)L 1 = L1.0 × (1 + ε)
и соответственно площадь поперечного сечения S1 (недеформированный образец имеет площадь поперечного сечения S1,0). Из условия сохранения объема получим:and accordingly, the cross-sectional area S 1 (undeformed sample has a cross-sectional area S 1,0 ). From the condition of conservation of volume we get:
Аналогично для второго образца получаемSimilarly for the second sample we get
Так как у нас один из объектов испытаний представляет собой два рядом расположенных образца, каждый из которых имеет то же сечение, но вдвое длинней, чем другой объект испытаний, для получения приближенных оценок примем, что соотношение между деформациями объектов испытаний характеризуется соотношением: ε2=0,5×ε. В этом случае получаем, чтоSince we have one of the test objects is two adjacent samples, each of which has the same cross section, but twice as long as the other test object, to obtain approximate estimates, we assume that the relationship between the deformations of the test objects is characterized by the relation: ε 2 = 0.5 × ε. In this case, we obtain
Таким образом, при малых деформациях ε (ε - осевая деформация короткого образца) относительная разность площадей сечения растянутых образцов из двух разных объектов испытания (нагружаемых одновременно) будет составлять примерно 0,5×ε.Thus, for small strains ε (ε is the axial deformation of a short sample), the relative difference in the cross-sectional areas of the stretched samples from two different test objects (loaded simultaneously) will be approximately 0.5 × ε.
Нагрузка P равномерно распределяется между объектами испытаний: усилие P/2 растягивает правую ветвь рассматриваемой системы (т.е. образец 1); усилие P/2 растягивает левую ветвь (т.е. образцы 2 и 3). При испытании эластичных или мягких материалов, а также тонкой проволоки надо учитывать вес захватных приспособлений и вес самих образцов 1, 2, 3. Захватные приспособления, используемые для крепления образцов, на правой ветви и левой ветви должны иметь примерно одинаковый вес. Желательно уравновешивать правую и левую ветви системы. Это замечание относится к случаю, когда рассматриваемая система располагается вертикально и нагрузка P направлена вертикально вниз. Рассматриваемая система может располагаться в горизонтальной плоскости, при этом поверхность, по которой перемещаются («скользят») образцы 1, 2, 3, траверса 6 и другие детали, должна быть гладкой, чтобы не возникало заметных сил трения.The load P is evenly distributed between the test objects: the force P / 2 stretches the right branch of the system in question (ie, sample 1); the force P / 2 stretches the left branch (i.e., samples 2 and 3). When testing elastic or soft materials, as well as thin wires, the weight of the gripping devices and the weight of the samples 1, 2, 3 should be taken into account. The gripping devices used to fasten the samples on the right branch and left branch should have approximately the same weight. It is advisable to balance the right and left branches of the system. This remark applies to the case when the system in question is located vertically and the load P is directed vertically downward. The system under consideration can be located in a horizontal plane, while the surface along which samples 1, 2, 3, crosshead 6, and other parts move (“slide”) must be smooth so that there are no noticeable friction forces.
Т.к. у объекта испытаний № II (образцы 2 и 3) площадь сечения вдвое больше, чем площадь сечения у объекта испытаний № I (образец 1), то при одинаковой нагрузке P/2 в образцах 2 и 3 будут вдвое меньшие напряжения, чем в образце 1, это означает что, при деформировании в пределах линейности, деформация образцов 2 и 3 будет вдвое меньше, чем деформация образца 1. Но, т.к. образцы 2 и 3 вдвое длиннее образца 1, то удлинение образцов 2 и 3 будет таким же, как у образца 1, поэтому траверса 6 должна перемещаться поступательно, т.е. при возрастании нагрузки P оставаться в горизонтальном положении.Because for test object No. II (samples 2 and 3) the cross-sectional area is twice as large as the cross-sectional area of test object No. I (sample 1), then at the same load P / 2, samples 2 and 3 will have half the stresses than in sample 1 , this means that, during deformation within linearity, the deformation of samples 2 and 3 will be half as much as the deformation of sample 1. But, since samples 2 and 3 are twice as long as sample 1, then the elongation of samples 2 and 3 will be the same as that of sample 1, so the yoke 6 should move translationally, i.e. as the load P increases, remain horizontal.
Если нагрузка P достигнет такой величины, что будет превышен предел линейности механических свойств материала, то образец 1 будет растягиваться сильней, чем образец 2 (и образец 3), поэтому траверса 6 начнет отклоняться от горизонтального положения.If the load P reaches such a value that the linearity limit of the mechanical properties of the material is exceeded, then specimen 1 will stretch more strongly than specimen 2 (and specimen 3), so the crosshead 6 will begin to deviate from the horizontal position.
Способ реализуется следующим образом. Для обеспечения условия пропорциональности деформаций двух объектов испытаний для любого момента времени, отсчитываемого с момента нагружения объекта испытаний, с помощью гибких элементов составляют цепочку образцов, состоящую из двух объектов испытаний. Причем объекты испытаний имеют разную длину и разную площадь сечения. Причем площадь сечения объектов испытания прямо пропорциональна длине, например один объект испытаний может представлять собой образец, площадь сечения которого So, длина Lo. При этом другой объект испытаний представляет собой два рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно, каждый из этих двух образцов имеет площадь сечения So, длину 2×Lo, в итоге этот объект испытаний имеет площадь сечения 2×So, а длину 2×Lo. О том, что превышен предел линейности судят по величине отклонения от горизонтали траверсы 6, с помощью которой нагрузка передается на испытуемые образцы.The method is implemented as follows. To ensure the proportionality of the deformations of two test objects for any point in time counted from the moment of loading the test object, using flexible elements make up a chain of samples consisting of two test objects. Moreover, the test objects have different lengths and different cross-sectional areas. Moreover, the cross-sectional area of the test objects is directly proportional to the length, for example, one test object can be a sample, the cross-sectional area of which is S o , length L o . In this case, the other test object is two adjacent samples loaded simultaneously, each of these two samples has a cross-sectional area S o , length 2 × L o , as a result, this test object has a cross-sectional area of 2 × S o , and length 2 × L o . The fact that the limit of linearity is exceeded is judged by the deviation from the horizontal of the beam 6, with which the load is transferred to the test samples.
Объекты испытания закрепляют в захватах испытательной установки, проводят нагружение двух объектов испытания, замеряют приложенное усилие, определяют деформацию объекта испытаний и следят за величиной угла поворота траверсы 6, с помощью которой нагрузка передается на испытуемые образцы.The test objects are fixed in the grips of the test setup, the two test objects are loaded, the applied force is measured, the deformation of the test object is determined and the angle of rotation of the beam 6 is monitored, with which the load is transferred to the test samples.
Для вязко-упругих материалов удобно предварительно наметить план изменения нагрузки во времени, например, изменять во времени нагрузку по закону, имитирующему ожидаемый процесс нагружения материала в элементе конструкции.For visco-elastic materials, it is convenient to first outline a plan for the change in load over time, for example, change the load over time according to a law that mimics the expected process of loading a material in a structural element.
Малая начальная нагрузка может составлять, например, около 5% от максимального значения нагрузки.A small initial load can be, for example, about 5% of the maximum load value.
Если система располагается вертикально, то в качестве начальной нагрузки, возможно, достаточным будет вес траверсы 6.If the system is located vertically, then, as an initial load, the weight of the beam 6 will probably be sufficient.
Если система располагается горизонтально, то должна быть предусмотрена плоская горизонтальная гладкая поверхность, по которой свободно (без трения или с незначительными силами трения) могли бы перемещаться детали 1, 2, 3, 4, 5, 6, их соединяющие гибкие элементы и зажимы типа «крокодил» для крепления образцов. При малой начальной нагрузке четырехугольник, характеризуемый точками 16, 17, 19, 18, должен быть прямоугольником. Сила P прикладывается вдоль прямой, параллельной левой границы шкалы 21 и правой границы шкалы 22. При этом, под словами «горизонтальное положение траверсы 6» следует понимать положение траверсы 6, при котором верхняя граница траверсы 6 расположена по нормали к левой границе шкалы 21 и к правой границе шкалы 22.If the system is positioned horizontally, a flat horizontal smooth surface must be provided, on which parts 1, 2, 3, 4, 5, 6, connecting flexible elements and clamps of the type “свободно” could move freely (without friction or with insignificant friction forces) crocodile "for attaching samples. With a small initial load, the quadrangle characterized by points 16, 17, 19, 18 should be a rectangle. The force P is applied along a straight line parallel to the left border of the scale 21 and the right border of the scale 22. Moreover, by the words "horizontal position of the beam 6" we should understand the position of the beam 6 in which the upper boundary of the beam 6 is normal to the left border of the scale 21 right border of the scale 22.
Для удобства в описании изобретения подробно рассмотрен случай, когда второй объект испытаний представляет собой два рядом расположенных образца того же сечения, что и первый образец (первый объект испытаний), но имеющий вдвое большую длину рабочей части образца. Но второй объект испытаний может представлять собой, например, три рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно равными нагрузками, но эти образцы имеют втрое большую длину рабочей части. В общем случае одновременно нагружаются одинаковыми силами объекты испытания, имеющие разное сечение и разную длину, причем длина рабочей части второго объекта испытаний пропорциональна площади его сечения.For convenience, in the description of the invention, the case where the second test object is two adjacent samples of the same cross section as the first sample (first test object), but having twice the length of the working part of the sample, is examined in detail. But the second test object can be, for example, three adjacent samples, loaded simultaneously with equal loads, but these samples have three times the length of the working part. In the general case, test objects having different sections and different lengths are simultaneously loaded with the same forces, the length of the working part of the second test object being proportional to its cross-sectional area.
В частности, при испытаниях были получены следующие результаты. Испытывалась резиновая трубка велониппеля, наружный диаметр 3,4 мм; внутренний диаметр 2,4 мм, площадь сечения 4,555 мм2, длина рабочей части короткого образца 70 мм, длинного образца 140 мм. Результаты испытаний показаны в таблице 1.In particular, during the tests, the following results were obtained. The rubber tube of the bicycle nipple was tested, the outer diameter of 3.4 mm; inner diameter 2.4 mm, cross-sectional area 4.555 mm 2 , the length of the working part of a short sample of 70 mm, a long sample of 140 mm The test results are shown in table 1.
В таблице 1 указаны следующие величины. Нагрузка - это приложенное к системе усилие; при выдержках при постоянной деформации значение нагрузки заметно уменьшается, в таблице 1 приведены максимальные зафиксированные в опыте значения нагрузок. Т.к. имеется две (одинаково нагруженных) «ветви» образцов, то на образец 1 приходится вдвое меньшая нагрузка, чем указана в таблице 1. Напряжение - это напряжение в образце 1, вычисленное путем деления силы, приходящейся на образец 1, на значение начальной площади сечения (4,555 мм2). Координаты Y2 и X2 - это экспериментально замеренные значения, характеризующие положение траверсы 6. При «нулевой» нагрузке координаты Y2 и X2 совпадают с координатами Y1, и X1 (фиг.1). Величины Z1 Z2, Δ2, ε1, 2×ε2 вычисляются по формулам (5)-(9).Table 1 shows the following values. A load is an effort applied to a system; at shutter speeds under constant deformation, the load value decreases noticeably, table 1 shows the maximum values of the loads recorded in the experiment. Because If there are two (equally loaded) “branches” of samples, then sample 1 has half the load than shown in table 1. Voltage is the voltage in sample 1, calculated by dividing the force attributable to sample 1 by the value of the initial cross-sectional area ( 4.555 mm 2 ). Coordinates Y 2 and X 2 are experimentally measured values characterizing the position of the yoke 6. At "zero" load, the coordinates Y 2 and X 2 coincide with the coordinates Y 1 and X 1 (figure 1). The values of Z 1 Z 2 , Δ 2 , ε 1 , 2 × ε 2 are calculated by formulas (5) - (9).
Из таблицы 1 следует, что при деформации ε1=8,01% разность замеренных деформаций для образца 1 ε1 и удвоенной деформации 2×ε2 второго образца составляет примерно 7,4%; если ε1=10,53%, то эта разность достигает 19,6%. Значит, если за предел линейности взять условия, когда рассматриваемая разность будет равна 10%, то в этом случае предел линейности (по деформации) будет расположен в области: 8<ε1<10,5%.From table 1 it follows that with a strain of ε 1 = 8.01%, the difference between the measured strains for a sample of 1 ε 1 and a double strain of 2 × ε 2 of the second sample is approximately 7.4%; if ε 1 = 10.53%, then this difference reaches 19.6%. This means that if we take conditions beyond the linearity limit when the considered difference is equal to 10%, then in this case the linearity limit (by deformation) will be located in the region: 8 <ε 1 <10.5%.
В таблице 1 приведены данные о величинах деформаций. Но, считая, что материал образцов деформируется равномерно, можно считать, что величины перемещений пропорциональны соответствующим деформациям.Table 1 shows the strain values. But, assuming that the material of the samples is deformed uniformly, we can assume that the displacements are proportional to the corresponding deformations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154714/28A RU2547280C1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | Method to assess limit of linearity of mechanical properties of materials during deformation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154714/28A RU2547280C1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | Method to assess limit of linearity of mechanical properties of materials during deformation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2547280C1 true RU2547280C1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013154714/28A RU2547280C1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | Method to assess limit of linearity of mechanical properties of materials during deformation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2547280C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710919C1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-01-14 | Василий Глебович Сазонов | Method of assessing the linearity region of mechanical properties during deformation of material samples |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU742755A1 (en) * | 1974-03-25 | 1980-06-25 | Предприятие П/Я В-2640 | Method of determining elasticity modulus of materials at tension |
| SU1449908A1 (en) * | 1986-10-04 | 1989-01-07 | Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Apparatus for monitoring the elastic and strain characteristics of filament being rewound |
| RU2357223C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бийский Завод Стеклопластиков" | Method of testing elastic bars for life time and device for this method carrying out |
| CN202757829U (en) * | 2012-07-11 | 2013-02-27 | 中国石油天然气集团公司 | Loading device used for sample stress detection |
-
2013
- 2013-12-11 RU RU2013154714/28A patent/RU2547280C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU742755A1 (en) * | 1974-03-25 | 1980-06-25 | Предприятие П/Я В-2640 | Method of determining elasticity modulus of materials at tension |
| SU1449908A1 (en) * | 1986-10-04 | 1989-01-07 | Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Apparatus for monitoring the elastic and strain characteristics of filament being rewound |
| RU2357223C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бийский Завод Стеклопластиков" | Method of testing elastic bars for life time and device for this method carrying out |
| CN202757829U (en) * | 2012-07-11 | 2013-02-27 | 中国石油天然气集团公司 | Loading device used for sample stress detection |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710919C1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-01-14 | Василий Глебович Сазонов | Method of assessing the linearity region of mechanical properties during deformation of material samples |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102692378B (en) | Method for measuring prestrain of sample in metal organic coating environment test | |
| KR101390461B1 (en) | Creep and Stress Relaxation Tester for Polymer Materials | |
| Tuninetti et al. | Compression test for metal characterization using digital image correlation and inverse modeling | |
| Andena et al. | Effect of processing on the environmental stress cracking resistance of high-impact polystyrene | |
| RU2547280C1 (en) | Method to assess limit of linearity of mechanical properties of materials during deformation | |
| Simón-Allué et al. | Unraveling the effect of boundary conditions and strain monitoring on estimation of the constitutive parameters of elastic membranes by biaxial tests | |
| RU2710919C1 (en) | Method of assessing the linearity region of mechanical properties during deformation of material samples | |
| RU2546712C1 (en) | Methods of evaluating region of linearity of mechanical properties of materials under deformation | |
| Achani et al. | Behaviour of extruded aluminium alloys under proportional and non-proportional strain paths | |
| US2650432A (en) | Rolling contact extensometer | |
| RU2590224C1 (en) | Method of estimating bending stress in elements of structures | |
| JP2020030084A (en) | Stress-strain curve creation device and stress-strain curve creation method | |
| Leitão et al. | Assessment of mechanical shear response using digital image correlation | |
| Díaz et al. | Identification of crack tip location using edge detection algorithms and artificially generated displacement fields | |
| Schneider et al. | Characterisation of the deformation and fracture behaviour of elastomers under biaxial deformation | |
| Duarte et al. | Application of Cubic Spline Interpolation to Fit the Stress-Strain Curve to SAE 1020 Steel | |
| Reis et al. | Noise reduction for DIC measurements | |
| CN109443227A (en) | A kind of axial tension deformation measuring device and measurement method | |
| RU2582231C1 (en) | Method of testing for sulphide cracking of metal of electric welded and seamless pipes | |
| RU2547348C1 (en) | Method of experimental determination of static-dynamic characteristics of concrete under conditions of cyclic loading | |
| Shevchenko et al. | Linear relationship between the first invariants of the stress and strain tensors in theories of plasticity with strain hardening | |
| RU2564876C2 (en) | Test method of joints of impregnated fabric and sample for its implementation | |
| CN103543062B (en) | A kind of method adopting sag method to test relative elongation of ultrahigh molecular rope | |
| Saijun et al. | Measurement of full-field ductile damage based on resistance method | |
| BR102020025147A2 (en) | Methodology for determining the real stress-strain curve in uniaxial tensile test using potential drop in alternating current |