SU1269001A1 - Установка дл испытани на прочность образцов материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике испытани  материалов, в частности к установкам дл  испытаний образцов на прочность при различных режимах нагружени . Цель - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  исследовани  энергообмена при разрушении образца. Дл  этого каждьй гидроцилиндр (ГЦ) 7-10 уста (Л

Description

новки снабжен аккумул тором энергии в виде пружины 15, соедин ющей корпус соответствующего ГГЦ 7-10 с рамой 6, и установлен на раме 6 с возможностью осевого перемещени . Поршни ГЦ 7-10 размещены на общем штоке 12. При перемещении штока 12 под . действием привода 13 на всех ГЦ 7-10 накапливаетс  упруга  энерги , пропорциональна  жесткости и длине пружин 15. На стадии разрушени  образца 5 накопленна  энерги  передаетс  на силовозбудители 2 и 3, передающие

усили  на образец 5 путем перемещени  ГЦ 7-10 упругой энергией пружин 15. Происходит энергообмен между нагружающей системой и образцом 5, который вли ет на характер разрушени  образца 5. Шток 12 перемещаетс  либо под действием винта 22 винтового пресса, либо под действием ГЦ 23. Это определ ет независимое или взаимосв занное силовое взаимодействие по различным ос м нагружени  при разрушении образца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относитс  к технике (Испытани  материалов, в частности к установкам дл  испытаний образцов на прочность при различных режимах нагружени . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  исследовани  энергообмена при разрушении образца, а также исследование энергообмена при независимом и взаимосв занном силовом взаимодействии по различным ос м нагружени . На чертеже показана установка 1дл  испытани  на прочность образцов (материалов. Установка содержит станину 1, зак репленные на ней гидравлические силовозбудители 2 и 3 с захватами 4 дл  образца 5, раму 6 с размещенными на ней гидроцилиндрами 7-10, корпуса которых установлены с возможност осевого перемещени , подпоршневые полости сообщены с рабочими полост  ми силовозбудител ей 2 и 3, а поршни 11 соединены общим штоком 12, привод 13 перемещени , св занньй посредств кривошипно-шатунного механизма 14 с штоком 12, аккумул торы энергии по числу гидроцилиндров 7-10, выполнен ные в виде пружин 15, кажда  из кот рых одним концом соединена посредст вом гайки 16 и упора 17с корпусом соответствующего гидроцилиндра 7-10 а вторым концом - с рамой 6 через опорное кольцо 18, винтовой пресс, состо щий из неподвижной траверсы 19 и съемной траверсы 20, гайки 21, кинематически соединенной с приводом 13, и винта 22, соединенного с одним из концов штока 12, и силовой гйдроцилиндр 23, поршень которого соединен с вторым концом штока 12. Силовой гидроцилиндр 23 приводитс  в действие насосной станцией 24, соединенной посредством муфты 25 с приводом 13. Схема сборки установки при других видах напр женных состо ний -отличаетс  количеством пар гидроцилиндр силовозбудитель и схемой расположени  силовозбудителей. При испытани х при объемном напр женном состо нии устанавливают шесть пар гидроцилиндр - силовозбудитель, силовозбудители . размещают по трем взаимно перпевдикул рным направлени м. При испытани х на изгиб с осевой нагрузкой два силовозбудител  устанавливают по продольной оси образца, остальные - перпендикул рно оси образца . Установка.работает следующим образом . Дл  испытаний в режиме независимого силового взаимодействи  устйновку собирают по показанной схеме. Муфта 25 разъединена, гайка 21 кинематически соединена с приводом 13. Включают привод 13, винт 22 винтового пресса перемещает шток 12 вниз по чертежу. При перемещении штока 12 в рабочих полост х гидроцилиндров . 7-10 возникает давление рабочей

3

жидкости, создающее на образце 5 усили  от силовозбудителей 2 (сжимающее ) и от силовозбудителей 3 (ра т гивающее). Знак нагрузки зависит схемы соединени  силовозбудителей двухстороннего действи  с гидросистемой . Повышение давлени  в подпоршневых полост х вследствие реакции образца 5 на усили  со стороны силовозбудителей приводит к перемещению цилиндров 7-10 в направлении перемещени  штока 12 и сжатию пружин 15 аккумул торов энергии. Вследствие различной жесткости пружин 15 и их различной длины равные перемещени  поршней 11 гидроцилиндров 7-10 создают различные величины давлений в рабочих полост х гидроцилиндров 7-10. Дл  изображенного случа  пружины 15, размещенные на цилиндрах 7 и 8, имеют большую жесткость и меньшую длину, чем пружины 15 на цилиндрах 9 и 10. Вследствие этого нагружение образца 5 происходит при превышении сжимающих нагрузок от силовозбудителей 2 над раст гивающими нагрузками от силовозбудителей 3. Различны и количества энергий, запасаемых на сжимающем и раст гивающем направлени х , а именно на сжимакдцем направлении количество запасенной энергии вьше, чем на раст гивающем. При разрушении образца 5 по одному из направлений, например по оси раст жени  (вследствие слоистости образца или более низкой прочности его на разрьш, что характерно дл  горных пород) поршни силовозбудителей 3 смещаютс  в направлении образца 5, а гидроцилиндры 9 и 10 под действием пружин 15 смещаютс  вверх (по чертежу), причем скорость смещени  раст гивающих захватов 4 определ етс  энергией и характеристикой расхода энергии, накопленной на пружинах 15 гидроцилиндров 9 и 10. При разрушении образца 5 на части отрывом усилие сжати  на нем не измен етс , поскольку не измен етс  положение винта 22 и соединенного с ним штока 12 с поршн ми 11. Однако величина энергии, реализованной при раст жении, вли ет на характер разрушени  образца 5, т.е. на количество частей разделенного образца, их относительные перемещени , на нагрев частей образца, величину

69U01

пластической деформации частей образца и т.п. Продолжение работы винтового пресса приводит к дальнейшему росту осевого усили  сжати 

5 вплоть до полного разрушени  образца 5, при котором реализуетс  энерги , накопленна  на пружинах 15 гидроцилиндров 7 и 8. Соотношени  усилий могут подбиратьс  так, что

10 разрушение по обеим ос м произойдет одновременно, но при этом энер- . ги  разрушени  по одной оси по-прежнему не вли ет на величину и характер реализацией энергии по другой

15 оси. Из серии опытов с различными соотношени ми усилий, энергий и путей их реализации исследуют энергообмен между нагружающей системой и образцом при независимом силовом

20 взаимодействии по различным ос м нагружени .

Дл  испытани  в режиме .взаимосв занного силового взаимодействи  включают муфту 25, разъедин ют гай25 ку 21 и привод 13, удал ют траверсу 20. При включении привода 13 включаетс  насосна  станци  24, передающа  рабочую среду под давлением в верхнюю часть силового гидроцилинд30 ра 23. В результате шток 12 вместе с винтом 22, гайкой 21 и поршн ми 11 перемещаетс  вниз (по чертежу). С этого момента работа установки не отличаетс  от описанной, но с иным

35 эффектом реализации запасаемой энергии . Так, при разрушении образца 5, например, по той же оси раст жени  энерги , накопленна  на пружинах 15 гидроцилиндров 9 и 10, по-гфежнему

40 передаетс  на силовозбудители 3,

уменьшаетс  давление в рабочих полост х цилиндров 9 и 10 и увеличиваетс  давление в цилиндрах 7 и 8 из-за ус , корени  движени  штока 12 под дейст45 вием давлени  в силовом цилиндре 23 при утрате части сопротивлени  движению штока 12. Это приводит к скачкообразному росту нагрузки и запаса энергии по оси сжати  и к разрушению

50 по этой оси. Таким образом, потер  образцом несущей способности по одной оси вызывает прирост нагрузки и энергии по другим ос м и разрушение . идет при взаимосв занном силовом

rj взаимодействии по различным ос м нагружени .

Claims (2)

1. Сравнение серий испытаний при независимом и взаимосв занном силовом взаимодействии вы вл ет вли ние вида взаимодействи  на характер и баланс энергии при разрушении различных материалов при различных видах напр женных состо ний. Дл  работы в режиме усталостного нагружени  при взаимосв занном силовом взаимодействии в силовой гидроцилиндр- 23 подают пульсирующее давление и работают в режиме рекупе рации под действием пружин 15. Поте р  несущей способности по одной оси вызывает прирост усили  по другим ос м с переходом энергии на эти оси при разрушении образца. Дл  работы в режиме усталостного нагружени  при независимом силовом взаимодействии муфту 25 выключ ют и используют кривошипно-шатунньш механизм 14, соединив его с винтом 22. При разрушении образца по одной оси нагружение его по остальным ос  продолжаетс  при прежнем уровне нагрузки и энергии, сообщаемой обра цу при окончательном разрушении, Наиболее удобными в эксплуатации  вл ютс  тарельчатые пружины 15, по вол ющие в-широких пределах регулир вать юс жесткость путем размещени  .их пачками. Длина пружин регулирует с  положением гаек 16 на цилиндрах и положением опорных колец 18 на раме 6. Запас энергии в силовом гид роцилиндре 23 регулируетс  изменением его положени  относительно рамы 6. Формула изобретени  1,Установка дл  испытани  на прочность образцов материалов, содержаща  стаНину, закрепленные на ней гидравлические силовозбудители с захватами дл  образца, раму с размещенными на ней гидроцилиндрами, подпоршневые полости которых сообщены с рабочими полост ми соответствующих силовозбудителей, и привод перемещени  поршней гидроцилиндров, отличагоща с  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  исследовани  энергообмена при разрушении образца, она снабжена аккумул торами энергии по числу гидроцилиндров , выполненными в виде силовых пруткин с регулируемой жесткостью, кажда  из которых одним концом соединена с корпусом соответствующего гидроцилиндра, а другим - с рамой, при этом гидроцилиндры установлены на раме последовательно с возможностью осевого перемещени , а их поршни св заны общим штоком, соединенным с приводом.
2. 2.Установка по п. 1, о т л и чающа с  тем, что, с целью исследовани  знергообмена при независимом и взаимосв занном силовом взаимодействии по различным ос м нагружени , она снабжена винтовым прессом, св зывающим привод с одним концом штока, и силовым гидроцилиндром , соединенным с другим концом штока.