SU1762165A1 - Образец дл испытаний на равномерное трехосное раст жение - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к испытанию образцов материалов на равномерное трехосное раст жение. Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  характеристик отрыва материала при равномерно трехосном раст жении. Это достигаетс , тем что изготавливают образец в форме куба со стороной а и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикул рных плоскост х, проход щими через середины граней куба, причем они выполн ютс  шириной в, глубиной с, и радиусом скругле- ни  г, выбранными из соотношений а/10 с а/7; а/9 b a/7;b/5 г Ы1. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано дл  испытаний на равномерное трехосное раст жение образцов материалов.

Известны технические решени , в которых используетс  создание равномерного трехосного напр женного состо ни  дл  испытаний образцов материалов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  образец в форме куба дл  испытани  на равномерное трехосное раст жение. На гран х образца выполнены кольцевые взаимно перпендикул рные проточки в плоскост х, приход щих через середины граней куба, а раст гивающие усили  к образцу прикладываютс  путем размещени  клиньев в местах пересечени  проточек и приложением к клинь м сжимающего усили . В данном случае определение характеристик отрыва при трехосном раст жении возможно только при строго определенной ширине Ь, глубине с и радиусе скруглени  г. Иначе происходит разрушение образца в зоне креплени 

захватов, где не создаетс  равномерное трехосное раст жение.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  характеристик отрывам материала при равномерном трехосном раст жении.

Это достигаетс  тем, что изготавливают образец в форме куба со стороной а и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикул рных плоскост х, проход щих через середины граней куба, причем они выполн ютс  шириной Ь, глубиной с и радиусом скруглени  г (см. фиг.1). Параметры проточек выбирают из услови  неразрушени  образца в зоне установки захватов и достижени  необходимой однородности напр женного состо ни  в рабочей зоне образца . Испытани  производ т следующим образом. В проточки ввод т отогнутые части захватов перпендикул рно к направлению приложени  усили . На каждую грань устанавливают по четыре захвата.

Обоснование размеров проточек получают , провод т расчет напр женно-дефор (Л

С

м о го

ел

мированного состо ни  образца методом конечных элементов Дл  разного соотношени  размеров образца расчет напр женно-деформированного состо ни  был выполнен с помощью отечественного аналога известной программы ГИФТС. Задача решалась в упругой постановке. Дл  большинства реальных материалов, у которых к моменту разрушени  будут существенные пластические деформации, концентраци  напр жений будет меньше (см.фиг.2). При проведении расчетов было установлено, что наименьшую концентрацию напр жений

дает образец с размерами -р 9 , - 9,

2. Эпюры напр жений дл  тйкого образмерами

2. Напр 

а

г

разца по ближайшим к средней части элементам 1-5 (фиг.З) (нормальные напр жени ) и фиг.4 (касательные напр жени . Дл  сравнени  на фиг.5 и фиг.6 представлены аналогичные эпюры дл  образца с

- 12, - 4.5.- bсг

женил дл  каждого случа  расчета отнесены

к среднему напр жению сгср -,

(а-2с/

где F - сила, действующа  по каждой оси образца. Если прин ть допустимые отклонени  от равномерного трехосного раст жени  не более 10%, то можно отметить, что в таком напр женном состо нии находитс  примерно 40% рабочей зоны образца, если судить нелинейному размеру. Первый вариант соотношени  размеров кубического образца дает меньшую концентрацию напр жений (фиг.3-6). Например, по напр жению Оуу дл  первого варианта концентраци  напр жений 162%, дл  второго варианта 248%. Величина раст гивающего напр жени  по каждой оси в центре образца равна 0,86 оьр дл  первого варианта и 0,63 Оср дл  второго варианта. Касательные напр жени  составл ют пренебрежимо малую пеличину, а в сечени х,проход щих по центру образца из услови  симметрии они

0

5

вообще должны быть равны нулю. Изменение размеров проточек на образце в другую сторону от соотношений первого варианта (увеличение ширины Ь, уменьшение глубины проточки с) также приводит к повышению концентрации напр жений. Размеры проточек дл  каждого варианта выбирались с некоторым шагом. Поэтому дл  создани  достаточно большой зоны о образце, в которой материал находитс  в услови х равномерного трехосного напр жени , что позвол ет повысить точность прочностных характеристик, можно рекомендовать следующие соотношени  размеров

0

0

5

5

0

5

а

- f

а ... a b 107 9 -b-T 5

Испытани  образца провод тс  следующим образом. Образец закрепл ют в захватах испытательной машины таким образом, что отогнутые части захватов вход т в проточки каждой грани образца. Прикладывают к образцу испытательную нагрузку и фиксируют усилие разрушени  материала.

При предлагаемых размерах проточек разрушение образца происходит в зоне равномерного трехосного раст жени , кроме численных расчетов (это подтверждено экспериментально ). При иных размерах проточек разрушение происходит п зоне креплени  захватов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Образец дл  испытаний на равномерное трехосное раст жение, выполненный в форме куба со стороной Q и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикул рных плоскост х, проход щих через середины граней куба, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  отрыва материала при равномерном трехосном раст жении, проточки выполн ютс  шириной Ь, глубиной с, и радиусом скруглени  г, выбранными из соотношений: а - -.а а . а и

   10

   с

   ,-1

   гЛ

   s

   ГЪ

   fc

   SQIZQLl

   &

   №-«

   .---I i : ;

   i i

   %

   ч

   &

   Cr0 .5

   X,

   0.05

   Х,мм