RU2549841C1 - Способ одноосного циклического испытания материала - Google Patents
Способ одноосного циклического испытания материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549841C1 RU2549841C1 RU2013149316/28A RU2013149316A RU2549841C1 RU 2549841 C1 RU2549841 C1 RU 2549841C1 RU 2013149316/28 A RU2013149316/28 A RU 2013149316/28A RU 2013149316 A RU2013149316 A RU 2013149316A RU 2549841 C1 RU2549841 C1 RU 2549841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- cycle
- sample
- tension
- compression
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам испытания материалов. Сущность: образец сначала растягивают до максимальной заданной деформации, выдерживают при этой деформации заданное время, сжимают до исходного ненагруженного состояния, выдерживают заданное время, затем циклически деформируют с выдержкой по времени на каждой ступени деформации при растяжении и сжатии, при этом деформация на каждом цикле растяжения задается меньшей, чем на предыдущем цикле, а деформация на каждом цикле разгрузки задается большей, чем на предыдущем цикле. Технический результат: получение большей информации о свойствах материала при испытании одного образца, а также получение новой информации - построение равновесной кривой растяжения, диссипативных потерь, размягчения материала после каждого цикла растяжения-сжатия и кривых релаксации и кривых восстановления структуры материала при разных деформациях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам испытания материалов.
Известен способ, по которому рассматривается циклическое растяжение с нарастающей деформацией образцов сначала по одной оси, потом по второй оси (см. Dargazany R., Itskov M. A network evolution model for the anisotropic Mullins effect in carbon black filled rubbers // International Journal of Solids and Structures. Elsevier, 2009. V.46. P.2967-2977. - http://www.elsever.com/locate/ijsolstr)
Известен способ, в котором рассматривается циклическое одноосное растяжение с нарастающей деформацией, причем при каждом уровне деформации образец циклируется многократно (см. Diani J., Brieu M., Gilormini P. Observation and modeling of the anisotropic visco-hyperelastick behavior of a rubberlike material // International Journal of Solids and Structures. Elsevier, 2006. V.43. P.3044-3056. - http://www.elsever.com/locate/ijsolstr)
Известен способ, где образец циклируется по сложному циклу: с уменьшающейся амплитудой деформации по сравнению с предыдущим нагружением и с увеличивающейся амплитудой разгрузки (см. Netzker С. Husnu D., Kaliske M. An andochronic plasticity formulation for filled rubber // International Journal of Solids and Structures. Elsevier, 2010. V.47. P.2371-2379. - http://www.elsever.com/locate/ijsolstr)
Вышеописанные способы имеют общий недостаток, а именно недостаточность информации при испытаниях одного образца.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому решению является способ циклического испытания, описанный в [Rickaby S.R., Scott N.H. A cyclic stress softening model for the Mullins effect // International Journal of Solids and Structures. Elsevier, 2013. V.50. P.111-120. - www.elsever.com/locate/ijsolstr], когда образец многократно растягивается до заданной деформации, а потом сжимается до начального положения с постоянной скоростью.
На Рис.3 прототипа представлен циклически нагруженный и разгруженный резиновый образец, который предварительно растягивался от P0 до P1 в точку P1, где деформация λ=λmax, которая достигается за время t. Релаксация напряжений происходит за время t1, потом следует разгрузка от P1 до P0 до начальной нагрузки P0, когда напряжение становится равным нулю и момент времени t2. Потом еще раз растягиваем до деформации λ=λmax. После этого опять снимаем нагрузку для второго цикла деформирования до начальной нагрузки P0, которое наступает в момент времени t2*. Этот процесс снижения предыдущего напряжения при одной и той же деформации продолжается и при разгрузке во время второго цикла (Продолжается процесс размягчения материала при последующих циклах при одинаковых деформациях). Уменьшение напряжения возможно и при дальнейших циклах нагружения-разгрузки, т.е. t1*-t1 и t2-t1* могут быть неравным.
Недостатком способа-прототипа является небольшое количество получаемой информации о свойствах материала - определяются максимальные усилия при каждом цикле растяжения, время растяжения до заданной деформации на каждом цикле и время сжатия до достижения нулевой нагрузки. Определяется степень размягчения материала при каждом цикле растяжения и остаточные деформации при разгрузке на каждом цикле растяжения-сжатия.
Задачей создания изобретения является получение большей информации о свойствах материала при испытании одного образца, получения новых данных. Таким образом, исключается разброс получаемых данных из-за погрешности изготовления и захвата разных образцов и экономится материал и время испытания.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ одноосного циклического испытания материала, включающий одноосное циклическое растяжение-сжатие с постоянной заданной скоростью, до заданной деформации, и отличительных существенных признаков, таких как образец сначала растягивают до максимальной заданной деформации, выдерживают при этой деформации заданное время, сжимают до исходного состояния, выдерживают заданное время, затем циклически деформируют с выдержкой по времени на каждой ступени деформации при растяжении и сжатии, при этом деформация на каждом цикле растяжения задается меньшей, чем на предыдущем цикле, а деформация на каждом цикле разгрузки задается большей, чем на предыдущем цикле. Согласно п.2 формулы изобретения образец на каждом цикле растягивают с разной скоростью деформирования. Отличительные особенности предлагаемого способа - остановка и выдержка по времени на каждом этапе деформации (это позволяет снять временную характеристику материала) и построение равновесной кривой; также растяжение на каждом цикле с разной скоростью.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - получение большей информации о свойствах материала при испытании одного образца, а также получение новой информации - построение равновесной кривой растяжения, диссипативных потерь, размягчения материала после каждого цикла растяжения-сжатия и кривых релаксации, и кривых восстановления структуры материала при разных деформациях.
Изобретение иллюстрируется примером и рисунком. Способ осуществляется в следующей последовательности, а именно путем первоначального деформирования образца до заданной максимальной деформации испытания образца, выдержки по времени при этой деформации для осуществления процесса релаксации напряжений, разгрузки образца с той же скоростью до исходного состояния, выдержки по времени для восстановления внутренней структуры материала, вторичного растяжения образца до той же максимальной деформации и выдержки по времени для релаксации напряжений, сжатия образца до деформации, соответствующей не нулевому напряжению и выдержки по времени при этой деформации, в третьем цикле растяжения-сжатия деформация растяжения задается меньше максимальной деформации на 2-м цикле, выдержка по времени и разгрузка до деформации, большей, чем была на втором цикле, и снова выдержка по времени для восстановления структуры материала.
Дальнейшее циклирование происходит до деформации, каждый раз меньшей, чем на предыдущем цикле, разгрузкой до деформации, большей чем на предыдущем цикле. При каждом заданном уровне деформации образец подвергается выдержке по времени. Количество циклов не устанавливается - чем их больше, чем больше точек для построения равновесной кривой получаем.
На чертеже приведен график циклического испытания и указаны точки равновесной кривой. Под равновесной кривой понимается кривая очень медленного растяжения образца, когда в нем реализованы все вязкоупругие процессы и связанная с ними релаксация напряжений отсутствует. Так, при деформировании эластомерного композита длинные полимерные молекулы скользят по поверхности углеродного наполнителя при растяжении материала. При снятии нагрузки молекулы возвращаются в исходное состояние, но процесс этот идет значительно медленнее, чем при растяжении, зависит от адгезии полимерных волокон с поверхностью углерода и от подвижности молекул, т.е. от температуры образца. Этим объясняется наличие вязкоупругости в резинах, наполненных сажей.
Величина вязкоупругости зависит от полимера и степени наполнения его углеродом. У ненаполненного эластомера вязкоупругость отсутствует, чем выше наполнение, тем вязкоупругость выше.
Для построения точек равновесной кривой нужно взять точки восстановленной структуры материала после его выдержки по времени при разгрузке на каждом цикле и точки окончания релаксации напряжений после выдержки по времени при растяжении образца. Первая точка равновесной кривой на оси абсцисс берется в месте ее пересечения с графиком разгрузки на первом цикле испытаний.
На этом графике также виден гистерезис материала (диссипативные потери) при растяжении-сжатии на каждом цикле деформирования-сжатия.
На чертеже построены графики циклического нагружения, где видно размягчение материала при каждом цикле деформирования - кривая нагружения при каждом последующем цикле располагается ниже предыдущего нагружения.
Все графики строятся на компьютере, используют файл данных проведенного испытания, в котором присутствуют колонки: текущее время, приложенная сила, перемещение.
С целью исследовать свойства материала при разных скоростях на каждом цикле нагружения прикладывается разная скорость деформирования.
Пример для циклического испытания материала по предложенной программе:
1. Удлинение до 100%, и ждать 20 мин. Скорость 100%/мин.
2. Возврат на стартовое положение и ждать 20 мин. Скорость 100%/мин.
3. Удлинение до 100% и ждать 10 мин. Скорость 100%/мин.
4. Разгрузка до 15% и ждать 10 мин. Скорость 50%/мин.
5. Удлинение до 90% и ждать 10 мин. Скорость 50%/мин.
6. Разгрузка до 22% и ждать 10 мин. Скорость 20%/мин.
7. Удлинение до 80% и ждать 10 мин. Скорость 20%/мин.
8. Разгрузка до 35% и ждать 10 мин. Скорость 5%/мин.
9. Удлинение до 70% и ждать 10 мин. Скорость 5%/мин.
10. Возврат на стартовое положение. Скорость 5%/мин.
Таким образом, согласно изобретению получают равновесную кривую растяжения, диссипативных потерь, размягчения материала после каждого цикла растяжения-сжатия и кривых релаксации и кривых восстановления структуры материала при разных деформациях, а также определяют зависимость механического поведения материала от скорости деформации.
Claims (2)
1. Способ одноосного циклического испытания материала, включающий одноосное циклическое растяжение-сжатие с заданной скоростью до заданной деформации, отличающийся тем, что образец сначала растягивают до максимальной заданной деформации, выдерживают при этой деформации заданное время, сжимают до исходного ненагруженного состояния, выдерживают заданное время, затем циклически деформируют с выдержкой по времени на каждой ступени деформации при растяжении и сжатии, при этом деформация на каждом цикле растяжения задается меньшей, чем на предыдущем цикле, а деформация на каждом цикле разгрузки задается большей, чем на предыдущем цикле.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образец на каждом цикле растягивают с разной скоростью деформирования.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149316/28A RU2549841C1 (ru) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | Способ одноосного циклического испытания материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149316/28A RU2549841C1 (ru) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | Способ одноосного циклического испытания материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2549841C1 true RU2549841C1 (ru) | 2015-04-27 |
RU2013149316A RU2013149316A (ru) | 2015-05-20 |
Family
ID=53283565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013149316/28A RU2549841C1 (ru) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | Способ одноосного циклического испытания материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2549841C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758100C1 (ru) * | 2020-11-24 | 2021-10-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (ПГНИУ) | Способ циклического испытания полимерных материалов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3535921A (en) * | 1968-02-13 | 1970-10-27 | Uniroyal Inc | Cyclical control apparatus |
SU667860A1 (ru) * | 1977-03-22 | 1979-06-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт текстильно-галантерейной промышленности | Устройство дл испытани образцов материалов на многократное деформирование |
SU1234754A2 (ru) * | 1984-12-17 | 1986-05-30 | Научно-исследовательский институт крупногабаритных шин | Прибор дл испытани эластомерных материалов на многократное двумерное раст жение |
RU2234072C2 (ru) * | 2002-09-05 | 2004-08-10 | 25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлива, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии) | Способ оценки состояния резиновых уплотнительных колец трубного соединения |
-
2013
- 2013-11-07 RU RU2013149316/28A patent/RU2549841C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3535921A (en) * | 1968-02-13 | 1970-10-27 | Uniroyal Inc | Cyclical control apparatus |
SU667860A1 (ru) * | 1977-03-22 | 1979-06-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт текстильно-галантерейной промышленности | Устройство дл испытани образцов материалов на многократное деформирование |
SU1234754A2 (ru) * | 1984-12-17 | 1986-05-30 | Научно-исследовательский институт крупногабаритных шин | Прибор дл испытани эластомерных материалов на многократное двумерное раст жение |
RU2234072C2 (ru) * | 2002-09-05 | 2004-08-10 | 25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлива, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии) | Способ оценки состояния резиновых уплотнительных колец трубного соединения |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758100C1 (ru) * | 2020-11-24 | 2021-10-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" (ПГНИУ) | Способ циклического испытания полимерных материалов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013149316A (ru) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | A micro–macro constitutive model for finite-deformation viscoelasticity of elastomers with nonlinear viscosity | |
Liu et al. | A constitutive equation for filled rubber under cyclic loading | |
Sasso et al. | Visco-hyper-pseudo-elastic characterization of a fluoro-silicone rubber | |
RU2549841C1 (ru) | Способ одноосного циклического испытания материала | |
Li et al. | Experimental investigation and constitutive modeling of uncured carbon black filled rubber at different strain rates | |
Lacroix et al. | A local criterion for fatigue crack initiation on chloroprene rubber: approach in dissipation | |
RU2758100C1 (ru) | Способ циклического испытания полимерных материалов | |
Zhang et al. | Further study of rubber-like elasticity: elastic potentials matching biaxial data | |
Singh et al. | Fatigue life prediction of electroactive polymer strain sensor | |
Brieu et al. | Material directional based constitutive law for Mullins induced anisotropy | |
Rickaby et al. | A model for the Mullins effect during multicyclic equibiaxial loading | |
RU2619383C2 (ru) | Способ определения прочностных характеристик грунтов в режиме релаксации напряжений | |
Sahu et al. | Stress-strain behaviour of dielectric elastomer for actuators | |
Xiao | An explicit, direct approach to obtain multi-axial elastic potentials which accurately match data of four benchmark tests for rubbery materials—Part 2: general deformations | |
Karim et al. | Prediction of Nonlinear Viscoelastic Recovery of Thermoplastic Polymers using Abaqus Parallel Rheological Framework (PRF) Model | |
Sockalingam et al. | Inelastic Transversely Isotropic Constitutive Model for High Performance Polymer Fibers | |
Ounjaijom et al. | Numerical and experimental study of the transverse creep-recovery behavior of bamboo culm (Dendrocalamus hamiltonii) | |
Akutagawa | Nano-mechanical modeling for rubbery materials | |
Freund et al. | Modelling of the Payne effect using a 3-d generalization technique for the finite element method | |
Zerbe et al. | Viscoelastic‐viscoplastic‐damage modeling of thermoplastics under long‐term cyclic loading | |
Yoshino et al. | Formulation of non-linear incremental constitutive equation of ETFE film structure considering the dependence on temperature change | |
Bles et al. | Instrumented micro-hardness measurements used to identify the local visco-hyper-elastic parameters of Polyurethane elastomers | |
Ma et al. | Experimental study on pure-shear cyclic deformation of dielectric elastomer at different temperatures | |
YAZDANI et al. | A UNIFIED INELASTICITY AND DAMAGE MECHANICS FOR RUBBER-LIKE MATERIALS | |
Loo et al. | Experimental investigation of the Mullins effect in swollen elastomers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151108 |