SU1747991A1 - Составной образец дл испытани материала на раст жение и см тие - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано дл  испытани  материала на раст жение и см тие . Цель изобретени  - повышение достоверности испытаний материала за счет исключени  местного изгиба образца в рабочей части при нагружении на однокомпо- нентной испытательной машине Составной ооразец дл  испытани  материала на раст жение и см тие содержит пластину испытуемого материала, имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные части, и элементы дл  приложени  усилий, выполненные в виде двух идентичных плоских накладок. Накладки расположены симметрично на широких гран х пластины, одни концы накладок соединены болтовым соединением с центральной частью пластины, другие концы накладок соединены неразъемным соединением с одной из захватных частей пластины, а площадь F поперечного сечени  каждой из накладок выбирают из услови  F (7С d д/2 О 7С d 6 b/2 ( b d ) О где b и d - ширина и толщина центральной части пластины d - диаметр болта, t ,

Description

РгтадД

Х|

Изобретение относитс  к испытани м материалов, в частности, к составным образцам дл  исследовани  вли ни  двухпа- раметрического нагружени  (сочетание раст гивающих напр жений с напр жением см ти ) на статическую прочность и устаЛОСТо .

Известна конструкци  образца дл  испытани  на усталость при од.-;оосном раст жении (однопараметрическом нагружении), предсовл юща  собой пластину испытуемого материала, имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные . Нагружение такого образца осуществл етс  на широком классе одноканальных испытательных машин путем приложени  раст гивающей нагрузки Рр к захватным част м.

Недостатком конструкции образца  вл етс  то, что невозможно осуществить со вместное нагружение отверсти  образца напр жени ми раст жени  и .см ти  на од- ноканальной испытательной машине

Дл  реализации двухпарйметрического нагружени  образец должен быть специальным образом доработан. Доработка заключаетс  в том, что в центральной рабочей части пластины устанавливаетс  элемент в виде цилиндрической чашки дл  приложени  дополнительного усили  к отверстию и соедин етс  с пластиной болтовым соединением .

Однако такой образец  вл етс  асимметричным (наличие чашки с одной сторо- ны) и не исключает возможности возникновени  в рабочей части образца местных изгибных деформаций, вли ющих на характеристики усталости: дл  испытани  такого образца требуютс  дорогосто щие специальные двухканальные испытательные машины.

Цель изобретени  - исключение мест- ных изгибных деформаций рабочей части образца и получение характеристик материала при его двухпараметрическом нагруже- нии на одноканалыюй испытательной машине,

Цепь достигаетс  тем, что в предлагаемой конструкции образца элементы дл  приложени  дополнительного усили  к отверстию выполнены в виде двух идентичных плоских накладок определенного попереч- ного сечени , расположенных симметрично на широких гран х пластины, одни концы накладок св заны боптовым соединением с центральной частью пластины, а другие неразъемным соединением с одной из захват- ны:. частей.

На фиг. 1 изображен образец-прототип1 на фиг, 2 и 3 - конструкци  составного образца; на фиг. 4 - схема загрузки образца; на фиг. 5 и 6 - рекомендуема  схема тензо- метрии образца.

Образец состоит из пластины 1 испытуемого материала (фиг. 2 и 3} и двух идентичных загружающих накладок 2, одни концы которых св заны болтовым соединением 3 с центральной частью, а другие неразъемным соединением (например, закупочным 4) с одной из захватных частей.

Симметричное относительно центральной пластины расположение загружающих накладок исключает возникновение местных изгибных деформаций. Такое расположение и закрепление накладок (из услови  совместности деформаций центральной пластины и загружающих накладок) допо - нительно к раст гивающим напр жени м обеспечивает нагрузку отверсти  напр жени ми см ти , Поднагрузка напр жени  см ти  отверсти  центральной пластины обеспечиваетс  за счет совместности де формации и центральной пластины и загружающих накладок на участке между точками их взаимного креплени , где напр жени  в центральной пластине и загружающих накладках равны между собой.

Прин та  в расчете схема загрузки образца приведена на фиг. 4. Расчет образца заключаетс  в определении площади поперечного сечени  накладок (FH) по заданным

напр жени м 7рет-то (арру™) и aci или соотношению OCM Кор при выбранных ширине (Ь) и-толщине (5у) пластины и диаметре болтового соединени .

Размеры пластины и болтового соединени  определ ютс , исход  из следующих условий.

Материал, полуфабрикат и толщина пластины, диаметр болтового соединени  должны соответствовать натурной конструкции .

Ширина пластинь, выбираетс  такой, чтобы по возможности имитировать услови  нагружени  натурной конструкц с:. Так, например , дл  деталей огрсниченг ои шмрини типа шпангоутов, лонжеронов, силовых балок желательно выдерживать соотношени  диаметра болтового соединени  и ширины данной детали (шага болтов в поперечном направлении). Дл  деталей, имеющих большую прот женность в поперечном направлении , достаточно прин ть ширину пластины равную 6 диаметрам болтового соединени , если не преследуетс  каких-либо других целей (например, изучение вли ни  напр жений см ти  на скорость развити  трещины).

Величина площади поперечного сечени  накладок определ етс  из услови  совместности деформации накладок и пластины на участке под накладками, которое можно записать в следующем виде

F брутто . Е1

PCM I TFH Е2

(1)

где - длина участка совместной деформации;

Еч и EZ - модуль упругости материалов пластины и накладки;

FJ рутто - площадь пластины в брутто- сечении;

FH - площадь сечени  одной накладки

Дл  упрощени  дальнейших расчетов прин то, что пластина и накладка выполнены из одного материала, т.е, EI Ј2 Е,

Из уравнени  (1) определ ют FH

см

Fy

.брутто

2 Рг

(2)

где Рем OCM d 5y

Pp - ofTTO F HeTTO;

Pp apipyTTO -F/pyTTO; F брутто ш b . л .

FyHeTTO (b-d)5y.

Подставл   в уравнение

значени  асм , (7ретто, получают

FH

OCM d 6j b dy OCM d 5y b

(b-d}dy 2ffЈeTTO()

Подставл   в уравнение (2) заданные значени  OCM, 0рбрутто, получают

F РЬм d бу F |РУТТО (7СМ d бу н 2 0-брутт° р урутто 2а6рутто

Толщина накладки (бц) определ етс  из услови 

0см

накладки

0В

где - предел материала накладки. Это условие обеспечиваетс , еслм

бн

Р М

20в d

Соответственно ширина рабочего сечени  накладки будет равна

h - FH

Суммарна  нафузка (РЈ Рр + Рсм), которую необходимо приложить к захватным част м образца дл  реализации заданных режимов нагружени  (0р и оьм ), определ - етс  по формулам

аГтП(ь)

(7р ( D - d )

(3)

РЈ (

О р

При формирование образца необходимо учесть следующие требовани .

Обеспечивают минимальные зазоры между болтом и отверсти ми в пластине и накладках. Рекомендуетс  изготовление по 2-За классу точности Повышенные зазоры привод т к задержке включени  загружающих накладок, обеспечивающих подгруз- ку напр жени ми см ти .

Зат жку болта следует определить из условий методики эксперимента. Так дл  определени  вли ни  напр жений см ти  на долговечность соединени  зат жку болта не производить. Дл  воспроизведени  экс; плуатационных условий нагружени  соединени  примен ть тарированную зат жку болта.

Загружающие накладки формировать таким образом (фиг. 3), чтобы предусмотреть установку тензодатчиков дл  контрол  соотношени  между напр жени ми СМЯТИР 5 и раст жени . Истинные значени  действу ющих напр жений см ти  и раст жени  определ ютс  по нагрузке, действующей на захваты испытательной машины с учетом результатов тензометрии образца.

0 При испытании образец загружаетс  следующим образом.

Нагрузка (Pf - РР i РСм) прикладываете к обоим концам образца, но на участке со BMecfHoro деформировани  пластины и нь

5 кладок она распредел етс  межд пластиной (Рр) и накладками (Рем)

Нагрузка РСм, проход ща  по нгклад- кам, передаетс  на пластину болтом, загру жающмм отверстие пластины напр же

0 ни ми см ти .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Составной образец дл  испытани  ма териала на раст жение и см тие, содержащий пластину испытуемого материала

   5 имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные части, и элементы дл приложени  усилий, соединенные болто вым соединением с центральной рабочей частью пластины, отличающийс  тем

   0 что, с целью повышени  достоверности испытаний материапа за счет исключени  местного изгиба образца в рабочей части при нагружении на однокомпонентной испытательной машине, элементы дл  приложени 

   5 усилий выполнены в виде двух идентичных плоских накладок, расположенных симметрично на широких гран х пластины, одни концы накладок соединены болтовым соединением с центральной частью пластины,

   0 другие концы соединены неразъемным соединением с одной из захватных частей пластины , а площадь F поперечного сечени  каждой из накладок выбирают из услови 

   45

   Ос d д ис d 6 b

   la

   2(b d)a

   где b и б - соответственно ширина и толщина центральной части пластины; d - диаметр болта

   а - напр жение раст жени  (брутто) материала центральной части пластины;

   сг - напр жение раст жени  (нетто) материала центральной части пластины;

   Ос напр жение см ти  материала центральной части пластины