RU2808953C1 - Device for tensile testing of sample of brittle material on hopkinson-kolsky rod - Google Patents
Device for tensile testing of sample of brittle material on hopkinson-kolsky rod Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808953C1 RU2808953C1 RU2023117325A RU2023117325A RU2808953C1 RU 2808953 C1 RU2808953 C1 RU 2808953C1 RU 2023117325 A RU2023117325 A RU 2023117325A RU 2023117325 A RU2023117325 A RU 2023117325A RU 2808953 C1 RU2808953 C1 RU 2808953C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- rod
- nut
- kolsky
- fastening
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение предназначено для изучения деформационного поведения хрупких материалов при растяжении в условиях динамического нагружения при скоростях деформации 102-104 с-1.The invention is intended to study the deformation behavior of brittle materials under tension under dynamic loading conditions at strain rates of 10 2 -10 4 s -1 .
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому техническому решению является устройство для испытаний образца материала на стержне Гопкинсона-Кольского, содержащее входной и выходной стержни, расположенные с двух сторон от образца (патент RU №2773418 опубл. 03.06.2022).The closest in technical essence to the proposed technical solution is a device for testing a material sample on a Hopkinson-Kolsky rod, containing input and output rods located on both sides of the sample (RU patent No. 2773418 publ. 06/03/2022).
Для изучения деформационного поведения хрупких материалов при растяжении при динамическом нагружении возникает проблема закрепления (фиксации) образцов из хрупких материалов (горных пород, керамик и др.), так как нарезание резьбы в образцах из хрупких материалов представляет значительные технические трудности и поэтому испытание образцов хрупких материала на растяжение на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского не производится. Недостатком известного устройства является низкая надёжность закрепления образца из хрупкого материала (из керамики или горных пород) и невозможность испытаний на растяжение на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского.To study the deformation behavior of brittle materials under tension under dynamic loading, the problem of fastening (fixing) samples from brittle materials (rocks, ceramics, etc.) arises, since cutting threads in samples from brittle materials presents significant technical difficulties and therefore testing samples of brittle materials tensile testing on a split Hopkinson-Kolsky rod is not performed. The disadvantage of the known device is the low reliability of fastening a sample made of brittle material (ceramics or rocks) and the impossibility of tensile testing on a split Hopkinson-Kolsky rod.
Технической задачей предлагаемого решения является: повышение надёжности крепления образца, сохранность поверхности образца в месте контакта с захватом установки, создание возможности испытаний хрупких материалов на растяжение на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского.The technical objective of the proposed solution is: increasing the reliability of sample fastening, preserving the surface of the sample at the point of contact with the gripper of the installation, creating the possibility of tensile testing of brittle materials on a split Hopkinson-Kolsky rod.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для испытания на растяжение образца из хрупкого материала на стержне Гопкинсона-Кольского, содержащее узлы крепления образца с двух сторон к стержням, причём каждый узел крепления содержит переходник и прижимную гайку, при этом переходник одним концом связан резьбовым соединением со стержнем, а другим концом с прижимной гайкой, а гайка выполнена из двух равных симметричных частей, скреплённых болтовым соединением, а место контакта гайки с образцом выполнено соответствующим профилю головки образца.To solve this problem, a device is proposed for tensile testing of a sample made of brittle material on a Hopkinson-Kolsky rod, containing attachment points for the sample on both sides to the rods, with each attachment unit containing an adapter and a clamping nut, with one end of the adapter connected by a threaded connection to the rod , and the other end with a clamping nut, and the nut is made of two equal symmetrical parts, fastened with a bolted connection, and the place of contact of the nut with the sample is made corresponding to the profile of the sample head.
Отличительной особенностью предлагаемого решения является то, что каждый узел крепления содержит переходник и прижимную гайку, при этом переходник одним концом связан резьбовым соединением со стержнем, а другим концом с прижимной гайкой, а гайка выполнена из двух равных симметричных частей, скреплённых болтовым соединением, а место контакта гайки с образцом выполнено соответствующим профилю головки образца.A distinctive feature of the proposed solution is that each fastening unit contains an adapter and a clamping nut, while the adapter is connected at one end with a threaded connection to the rod, and at the other end with a clamping nut, and the nut is made of two equal symmetrical parts fastened with a bolted connection, and the place The contact between the nut and the sample is made corresponding to the profile of the sample head.
Сущность изобретения поясняется чертежами где на фиг. 1 изображена схема экспериментальной установки разрезного стержня Гопкинсона-Кольского, на фиг. 2 узел крепления образца к стержню со стороны выходного стержня, на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 2, на фиг. 4 узел крепления образца к стержню со стороны входного стержня.The essence of the invention is illustrated by drawings where in Fig. Figure 1 shows a diagram of the experimental installation of a split Hopkinson-Kolsky rod; Fig. 2 the attachment point of the sample to the rod from the side of the output rod, in Fig. 3 view along arrow A in Fig. 2, in fig. 4 node for attaching the sample to the rod from the side of the input rod.
Устройство для испытания на растяжение образца 1 из хрупкого материала на стержне Гопкинсона-Кольского, содержит насос 2, камеру высокого давления 3, ствол 4, фотодатчики 5, ударник 6, входной стержень 7, тензорезисторы 8, 9, выходной стержень 10, раму 11, демпфер 12, частотомер 13, 14, 15, 16 - усилители 14, 15, 16, плату сбора данных 17, компьютер 18. A device for tensile testing of a sample 1 made of brittle material on a Hopkinson-Kolsky rod contains a pump 2, a high-pressure chamber 3, a barrel 4, photosensors 5, a hammer 6, an input rod 7, strain gauges 8, 9, an output rod 10, a frame 11, damper 12, frequency meter 13, 14, 15, 16 - amplifiers 14, 15, 16, data acquisition board 17, computer 18 .
Каждый узел крепления образца 1 содержит переходник 19 и прижимную гайку 20. Переходник 19 одним концом связан резьбовым соединением со стержнем 7 или 10, а другим концом с прижимной гайкой 20. Гайка 20 выполнена из двух равных симметричных частей, скреплённых болтовым соединением 21. Место контакта 22 гайки 20 с образцом 1 выполнено соответствующим профилю головки 23 образца. Узел крепления содержит обойму 24, окружающую образец 1 и имеющую возможность контакта с входным 7 и выходным 10 стержнями. Место контакта образца 1 с прижимной гайкой 20 заполнено маслом вязкостью не менее 200 Па⋅с., например, ЦИАТИМ-201. Заполнение маслом предназначено для более равномерного распределения давления по поверхности контакта прижимной гайки с поверхностью образца, для того, чтобы избежать концентраций напряжений на поверхности контакта.Each fastening unit of sample 1 contains an adapter 19 and a clamping nut 20. The adapter 19 is connected at one end by a threaded connection to a rod 7 or 10, and at the other end to a clamping nut 20. The nut 20 is made of two equal symmetrical parts, fastened with a bolted connection 21. Contact point 22 nuts 20 with sample 1 are made corresponding to the profile of the head 23 of the sample. The fastening unit contains a clip 24 surrounding the sample 1 and having the possibility of contact with the input 7 and output 10 rods. The contact point of sample 1 with the clamping nut 20 is filled with oil with a viscosity of at least 200 Pa⋅s, for example, CIATIM-201. Filling with oil is intended to more uniformly distribute pressure over the contact surface of the clamping nut with the surface of the sample, in order to avoid stress concentrations on the contact surface.
Для исследования поведения материалов в диапазоне скоростей деформаций 102-104 с-1 использовался разрезной стержень Гопкинсона-Кольского, который широко применяется для изучения свойств материалов при сжатии, растяжении, сдвиге, изгибе и т.д.To study the behavior of materials in the range of strain rates of 10 2 -10 4 s -1 , a split Hopkinson-Kolsky rod was used, which is widely used to study the properties of materials under compression, tension, shear, bending, etc.
Схематически установка разрезного стержня Гопкинсона-Кольского показана на Фиг. 1. Установка позволяет проводить динамические испытания широкого спектра материалов на растяжение (образцы из пластичных материалов с резьбой), сжатие и сдвиг. Установка собрана на раме 11, на которой располагаются основные части. В камеру высокого давления 3 с помощью насоса 2 нагнетается воздух до требуемого давления. После открывания клапана сжатый воздух разгоняет ударник 6 по стволу 4. Для измерения скорости ударника на конце ствола установлена система измерения скорости. Сигнал с фотодатчиков 5 поступает на вход схемы усиления 14, а затем на вход частотомера 13.The installation of a split Hopkinson-Kolsky rod is shown schematically in Fig. 1. The installation allows for dynamic testing of a wide range of materials in tension (samples made of plastic materials with threads), compression and shear. The installation is assembled on frame 11, on which the main parts are located. Air is pumped into the high-pressure chamber 3 using pump 2 to the required pressure. After opening the valve, compressed air accelerates the striker 6 along the barrel 4. To measure the speed of the striker, a speed measurement system is installed at the end of the barrel. The signal from the photosensors 5 is supplied to the input of the amplification circuit 14, and then to the input of the frequency meter 13.
Устройство для испытаний при растяжении состоит из двух длинных стержней входного 7 (нагружающего) и выходного 10 (опорного) с достаточно высоким пределом их текучести и образца 1, расположенного между их торцами. При соударении продольный импульс сжатия прилагается к левому концу входного стержня 7 и возбуждает в нем упругую одномерную волну сжатии. Этот исходный импульс свободно проходит через обойму 24 (обойма выполнена разъемной из двух равных симметричных частей, скреплённых болтовым соединением 25, для удобства сборки), и образец 1, не вызывая деформации последнего (основная часть волны распространяется через обойму, имеющую высокий предел текучести), в выходной стержень 10 и, достигнув свободного торца этого стержня, отражается волной растяжения. Этот импульс растяжения является исходной падающей волной для растяжения образца 1. Импульс растяжения, достигнув образца, частично проходит через него во входной стержень 7, частично отражается назад в выходной стержень 10. Образец 1 при этом претерпевает неупругую деформацию, а обойма 24 не испытывает растяжения, так как она не скреплена со стержнями.The device for tensile testing consists of two long rods, input 7 (loading) and output 10 (support) with a sufficiently high yield strength and sample 1 located between their ends. During a collision, a longitudinal compression pulse is applied to the left end of the input rod 7 and excites an elastic one-dimensional compression wave in it. This initial impulse freely passes through the holder 24 (the holder is made detachable from two equal symmetrical parts, fastened with a bolted connection 25, for ease of assembly), and sample 1, without causing deformation of the latter (the main part of the wave propagates through the holder, which has a high yield strength), into the output rod 10 and, having reached the free end of this rod, is reflected by a tension wave. This tensile pulse is the initial incident wave for stretching sample 1. The tensile pulse, having reached the sample, partially passes through it into the input rod 7, and is partially reflected back into the output rod 10. Sample 1 undergoes inelastic deformation, and the holder 24 does not experience tension, since it is not fastened to the rods.
Такое устройство крепления образца обеспечивает повышение надёжности крепления образца, сохранность поверхности образца в месте контакта с захватом установки, создание возможности испытаний хрупких материалов на растяжение на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского в диапазоне скоростей деформаций 102-104 с-1.Such a sample fastening device ensures increased reliability of sample fastening, preservation of the sample surface at the point of contact with the grip of the installation, and the creation of the possibility of tensile testing of brittle materials on a split Hopkinson-Kolsky rod in the range of strain rates of 10 2 -10 4 s -1 .
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808953C1 true RU2808953C1 (en) | 2023-12-05 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1165935A1 (en) * | 1984-01-19 | 1985-07-07 | Предприятие П/Я Г-4725 | Device for dynamic tests of material specimens |
| RU2696359C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Kit for impact rods for experiments on dynamic shift |
| CN211453200U (en) * | 2019-12-03 | 2020-09-08 | 北京理工大学 | Hopkinson pull rod test sample |
| RU2773418C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-06-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Device for compression testing of a material sample with hopkinson-kolsky bar |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1165935A1 (en) * | 1984-01-19 | 1985-07-07 | Предприятие П/Я Г-4725 | Device for dynamic tests of material specimens |
| RU2696359C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Kit for impact rods for experiments on dynamic shift |
| CN211453200U (en) * | 2019-12-03 | 2020-09-08 | 北京理工大学 | Hopkinson pull rod test sample |
| RU2773418C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-06-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Device for compression testing of a material sample with hopkinson-kolsky bar |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9863859B2 (en) | Serpentine load monitoring apparatus | |
| Wu et al. | Stress equilibrium in the split Hopkinson pressure bar test | |
| CN1088517C (en) | Fixture for dynamic stretching test of fibre reinforced compound material | |
| CN107607248B (en) | Explosive explosion impulse and wind pressure load combined test device | |
| RU2808953C1 (en) | Device for tensile testing of sample of brittle material on hopkinson-kolsky rod | |
| Ganzenmüller et al. | A Split-Hopkinson Tension Bar study on the dynamic strength of basalt-fibre composites | |
| Eskandari et al. | Dynamic testing of composite laminates with a tensile split Hopkinson bar | |
| DE69925937T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR HARDENING CHECKING | |
| KR101611102B1 (en) | Apparatus and method for measuring the axial force of bolts using nonlinear ultrasound | |
| CN111077030A (en) | Device and method for testing dynamic mechanical properties of concrete under high strain rate | |
| DE3636252C2 (en) | ||
| RU2672190C2 (en) | Method for non-contact measurement of cross-sectional area of non-conducting bundles of microplastic fibers of polymer materials | |
| SU1314253A1 (en) | Device for studying bauschinger effect in high-speed deforming of solids | |
| CN209858345U (en) | FRP muscle and concrete bond test device that slides | |
| RU80571U1 (en) | TERMINAL CLIPPING CLAMP FOR TESTING THREADY SAMPLES FROM MICROPLASTIC | |
| RU2530466C1 (en) | Strain-gauge converter | |
| Isakov et al. | Low-cycle impact fatigue testing based on an automatized split Hopkinson bar device | |
| EP2541541A1 (en) | Assembly for non-destructive monitoring or inspection of components using sound wave analysis | |
| CN209878678U (en) | Sound wave testing device of rock rod piece under prestress condition | |
| SU445883A1 (en) | Hydraulic testing machine | |
| RU2236000C1 (en) | Method of determination of coordinates of points of break of elementary filaments in complex thread | |
| SU1037139A1 (en) | Method of testing material for fatigue strength | |
| Legg et al. | Experimental measurement of acoustic guided wave propagation in logs | |
| RU2647189C1 (en) | Method for compression testing of rock strength properties and device for its implementation | |
| BAR | DYNAMIC CRACK PROPAGATION AND PERFORATION OF LAMINATED COMPOSITES USING A SPLIT HOPKINSON PRESURE BAR |