Составной образец для испытания материала на растяжение и смятие

Составной образец для испытания материала на растяжение и смятие

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания материала на растяжение и смятие . Цель изобретения - повышение достоверности испытаний материала за счет исключения местного изгиба образца в рабочей части при нагружении на однокомпонентной испытательной машине Составной ооразец для испытания материала на растяжение и смятие содержит пластину испытуемого материала, имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные части, и элементы для приложения усилий, выполненные в виде двух идентичных плоских накладок. Накладки расположены симметрично на широких гранях 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 сечения каждой из накладок выбирают из условия 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 ,

CO/03 СОВЕТСКИX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИКю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР х Ь х х -х-ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4776360/28 (22) 12.10.90 (46) 15.07.92, Бюл. ¹ 26 (71) Московский машиностроительный завод им.А,И,Микояна (72) A.M.Êèpüÿíoâ и Р.Ф,Мусалеев (53) 620;172.24(088.8) (56) Хейвуд P.Á. Проектирование с учетом усталости. M.: Машиностроение, 1969, с.276 †2. (54) СОСТАВНОЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛА НА РАСТЯЖЕНИЕ И

СМЯТИЕ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания материала на растяжение и смятие. Цель изобретения — повышение достоверности испытаний материала за счет исключения местного изгиба образца в рабочей части при нагружении на однокомпонентной испытательной машине, Составной

Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности, к составным образцам для исследования влияния двухпараметрического нагружения (сочетание растягивающих напряжений с напряжением смятия) на статическую прочность и усталост .

Известна конструкция образца для испытания на усталость при одноосном растяжении (однопараметрическо .: нагружении), представляющая собой пластину испытуемого материала, имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные части.

Нагружение такого образца осуществляется на широком классе одноканальных испита!

Ж „, 1747991 Al (51)5 6 01 N 3!00 "p .у "и-" - у ооразец для испытания материала на растяжение и смятие содержит пластину испытуемого материала, имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные части, и элементы для приложения усилий, выполненные в виде двух идентичных плоских накладок. Накладки расположены симметрично на широких гранях пластины, одни концы накладок соединены болтовым соединением с центральной частью пластины, другие концы накладок соединены неразьемным соединением с одной из захватных частей пластины, а площадь F поперечного сечения каждой из накладок выбирают из условия

F =(Tc д/2о =гfc а д ьб2(ь-d)o "".. где Ь и d — ширина и толщина центральной части пластины: d - диаметр болта. гт, ст, oc — напряжения растяжения (о фх брутто, гт — нетто) и смятия материала центральной части пластины. 6 ил. ф тельных машин путем приложения растягивающей нагрузки Рр к захватным частям.

Недостатком конструкции образца является то, что невозможно осуществить совместное нагружение отверстия образца напряжениями растяжения и смятия на одноканальной испытательной машине.

Для реализации двухпараметрического ъ нагружения образец должен быть специальным образом доработан. Доработка заключается в том, что в центральной рабочей части пластины устанавливается элемент в виде цилиндрической "чашки" для приложения дополнительного усилия к отверстию и соединяется с пластиной болтовым соединением.

1747991

Однако такой образец является асимметричным (наличие "чашки" с одной стороны) и не исключает возможности возникновения в рабочей части образца местных иэгибных деформаций, влияющих на характеристики усталости; для испытания такога образца требуются дорогостоящие специальные двухканальные испытательные машины.

Цель изобретения — исключение местных изгибных деформаций рабочей части образца и получение характеристик материала при его двухпараметрическам нагружении на одноканальной испытательной машине, Цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции образца элементы для приложения дополнительного усилия к отверстию выполнены в виде двух идентичных плоских накладок определенного поперечного сечения, расположенных симметрично на широких гранях пластины, одни концы накладок связаны болтовым соединением с центральной частью пластины, а другие неразъемным соединением с одной из захватньа. частей.

На фиг. 1 изображен образец-прототип: на-фиг, 2 и 3 — конструкцля составного образца; на фиг. 4 — схема загрузки образца; на фиг. 5 и 6 — рекомендуемая схема тензаметрии образца.

Образец состоит из пластины 1 испытуемого материала (фиг. 2 и 3) и двух идентичных загружающих накладок 2, одни концы которых связаны болтовым соединением 3 с центральной частью, а другие неразъемным соединением (например, эаклепочным

4} с одной из захватных частей.

Симметричное относительно центральной пластины расположение загружающих накладок исключает возникновение местных иэгибных деформаций, Такое расположение и закрепление накладок (из условия совместности деформаций центральной пластины и загружающих накладок) дополнительно к растягиваюгцим напряжениям обеспечивает нагрузку отверстия напряжениями смятия, Поднагрузка напряжения смятия отверстия центральной пластины обеспечивается за счет совместности деформации и центральной пластины и загружающих накладок на участке между точками их взаимного крепления, где напряжения в центральной пластине и. загружающих накладках равны между собой. Принятая в расчете. схема загрузки образца приведена на фиг, 4. Расчет образца заключается в определении площади поперечного сечения накладок (Р,) па заданным 1РР Р- („)

Р бРУтто . Е 2 Рн Е2

35 где — длина участка совместной деформации;

Е1 и Е2 — модуль упругости материалов пластины и накладки;

Fy P " — площадь пластины в бруттосечении;

FH — площадь сечения одной накладки.

Для упрощения дальнейших расчетов принято, что пластина и накладка выполнены иэ одного материала, т.е, Ei = Е2 = Е, Иэ уравнения (1) определяют Ре брутто

F у (2)

2 Рр где P = ac б ду

Р нетто . F нетто.

Р P

Р брутто . Р брутто, Р P брутто у - нетто () д у.

Подставляя в уравнение (2) заданные значения гт,,, О. Р, получают

50 напряжениям гор (ттрру" ) и g„ или соотношению стс = Кор при выбранных ширине (Ь) и толщине Pj) пластины и диаметре болтового соединения, Размеры пластины и болтового соединения определяются, исходя из следующих условий.

Материал, полуфабрикат и толщина пластины. диаметр болтового соединения

1О должны соответствовать натурной конструкции, Ширина пластинь; выбирается такой; чтобы по возможности имитировать условия нагружения натурной канструкц и. Так, например., для деталей ограниченной ширины типа шпангоутов, лонжеронов, силовых балок желательна выдерживат. ссатношения диаметра болтового соединения и ширины данной детали (шага болтов в поперечном направлении), Для деталей, имеющих большую протяженность в поперечном направлении, достаточно принять ширину пластины равную 6 диаметрам болтового соединения, если не преследуется каких-либо других целей (например, изучение влияния напряжений смятйя на скорость развития трещины), Величина площади поперечного сечения накладок определяется иэ условия совместности деформации накладок и пластины на участке под накладками, которое можно записать в следующем виде

1747991 гсм ду Ь ду Осм б ду Ь

2ар"" (Ь-а)д, 20(""(Ь-d)

Подставляя в уравнение (2) заданные

ЗНаЧЕНИя 0сл, Ор ПОЛуЧавт брутто брутто, Р брутто 2 брутто

Толщина накладки (дн ) определяется из условия

0см НдКЛЗДКА (Б где Ов — предел материала накладки.

Это условие обеспечивается, если

Р:,.л H -2

Соответственно ширина рабочего сечения накладки будет равна . н он =— дн

Суммарная нагрузка (Р = Pp+ Рсм), ко, торую необходимо приложить к захватным частям образца для реализации заданных

РЕЖИМОВ НаГРУжЕНИЯ (Op И Осл ), ОПРЕДЕЛЯется по формулам (3)

Р = брутто Г . д + 0см О ) е ° р

0 р брутто

При формировании образца необходимо учесть следующие требования.

Обеспечивают минимальные зазоры между болтом и отверстиями в пластине и накладках, Рекомендуется изготовление по

2 — За классу точности, Повышенные зазоры приводят к "задержке включения" загружающих накладок, обеспечивающих подгрузку напряжениями смятия, Затяжку болта следует определить из условий методики эксперимента. Так для определения влияния напряжений смятия на долговечность соединения затяжку болта не производить. Для воспроизведения эксплуатационных условий нагружения соединения применять тарированную затяжку болта.

Загружающие накладки формировать таким образом (фиг, 3), чтобы предусмотреть установку тензодатчиков для контроля соотношения между напряжениями смятир

5 и растяжения, Истинные значения действу ющих напряжений смятия и растяжения определяются по нагрузке, действующей на захваты испытательной машины с учетом результатов тензометрии образца.

10 При испытании образец загружается следующим образом, Нагрузка (Р = Рр+ Рс ) прикладываетсг к обоим концам образца, но на участке сс вместного деформирования пластины и на

15 кладок она распределяется межд пластиной (Рр) и накладками (Рс,.);

Нагрузка Р«, проходящая по накладкам, передается на пластину болтом, эагру жающим отверстие пластины напряже2Q ниями смятия.

Формула изобретения

Составной образец для испытания материала на растяжение и смятие, содержащий пластину испытуемого материала.

25 имеющую центральную рабочую часть и концевые захватные части, и элементы дл приложения усилий, соединенные болто вым соединением с центральной рабочей частью пластины, о т л и ч а ю щ и и с, я.тем

3О что, с целью повышения достоверности испытаний материала эа счет исключения местного изгиба образца в рабочей части,при нагружении на однокомпонентной испытательной машине, элементы для приложения

35 усилий выполнены в виде двух идентичных плоских накладок., расположенных симметрично на широких гранях пластины, одни концы накладок соединены болтовым соединением с центральной частью пластины, 40 другие концы соединены неразьемным cqeдинением с одной иэ захватных частей пластины, а площадь F поперечного сечения каждой иэ накладок выбирают иэ условия

45 г Ос д Ос С1 д

20 2 (h — d)0 где Ь и д — соответственно ширина и толщиHB центральной части пластины;

d — диаметр болта:

0 — напряжение растяжения (брутто) материала центральной части пластины;

0 — напряжение растяжения (нетто)

55 материала центральной части пластины;

Ос — напряжение смятия материала центральной части пластины.

,ю уЪл тих

?puzodum юи

Составитель А.Кирьянов

Редактор И.Касарда Техред МЛоргентал Корректор С.кисина

Заказ 2498 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101