Динамометр для испытаний материалов на растяжение

Динамометр для испытаний материалов на растяжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реотублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо775656

° »»»Ю Ю*» »»» Э» Ю »

Г

К1 ! .) ) "-:; 1Л(. ц, (51)М. Кл. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 180178 (21) 2572292/25-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 301080, Бюллетень hK 40

Дата опубликования описания 301080

G 0 1 N 3/Об//

G 0 l Н 1/04

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 820.17.051:531.781 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. Степанов и A. П. Ващенко

Институт проблем прочности AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

HA РАСТЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области динамических испытаний конструкцион. ных материалов и предназначено для регистрации усилий преимущественно при испытании материалов на ударное растяжение.

Известен динамометр, используемый при высокоскоростных испытаниях, выполненный в виде трубки постоянного поперечного сечения с наклеенными на ней тензореэисторами (1) .

Недостатком такого динамометра является невысокая точность регист- рации усилий при высокоскоростных испытаниях. Применение такого дина- 15 мометра поэволяет определять усилия с достаточной точностью только при скоростях испытаний, при которых длительность исследуемого процесса превышает как минимум на порядок 20 период радиальных колебаний упругого элемента динамометра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является динамометр для испытаний материалов на 25 растяжение, содержащий упругий элемент в виде полого цилиндра с продольными окнами, расположенными на равных расстояниях одно от другого .по окружности, и размещенные на нем 30 чувствительные элементы (2) . Введение продольных окон разбивает чувствительный элемент на ряд параллельных, жестко связанных между собой стержней с большим отношением высоты к поперечным размерам, и при его осевом растяжении исключается возникновение поперечных механических напряжений, влияющих на линейность преобразования динамометра.

Недостатком этого динамометра является невысокая точность регистрации усилий при высокоскоростных испытаниях, при которых в каждом конкретном случае (в зависимости от длительности испытаний) необходимо экспериментально подбирать длину окон и расстояние между ними.

Цель изобретения — повышение точности регистрации усилий преимущественно при ударном растяжении путем снижения влияния продольных и поперечных колебаний упругого элемента динамометра.

Цель достигается эа счет того, что длина окон и расстояния Ь между ними выбраны из условий

С Ьс2с„

1з= и Р— ада т77 —, 67> — p ср ис»

775656

Окна 2 имеют длину E,,определяемую из условия, при выполнении которого период продольных колебаний упругого элемента динамометра, то есть время пробега упругой волной удвоенной длины окон, превышает длительность испытаний:

t - С

,-) - "— (3) где Ч вЂ” средний радиус упругого элемента; угол между осями соседних окон, Π— скорость распространения продольной волны в упругом элементе „. «) — допустимая частота поперечных колебаний упругого элемента; (исп — длительность испытания.

Такое выполнение геометрии упругоr"G элемента позволяет снизить искажающее влияние продольных и поперечных колебаний упругого элемента динамометра, поскольку при этом не возникают радиальные колебания упругого элемента (т. е. движение стенок элемента по радиусу), а имеют место только колебания по толщине, которыми вследствие их высокой частоты можно пренебречь, и поперечные колебания по ширине сегментов упругого элемента динамометра с частотой =-, — ((( ср где Р— угол между осями соседних окон.

На фиг. 1 изображен динамометр с образцом, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Динамометр содержит упругий элемент 1 в виде полого цилиндра с продольными окнами 2, разделяющими поперечное сечение угругого элемента на равные части — сегменты.

На внешней стороне упругого элемента 1 между окнами наклеены тензорезисторы 3. Конец упругого элемента

1 снабжен резьбовой нарезкой 4 для закрепления головки 5 испытуемого образца 6, вторая головка 7 которого закреплена в наковальне 8.

Необходимое количество окон определяют из условия, при котором обеспечивается допустимая частота «) поперечных колебаний упругого элемента динамометра, период которых. должен быть как минимум на порядок меньше длительности испытания tace т. е. 77 — — ( (2) исп

При выполнении этого условия возможно усреднение поперечных колебаний на регистрируемой осциллограмме усилие-время и регистрация измеряемого усилия, действующего в образце при высокоскоростных испытаниях с большой точностью.

1Q

2О

ЗО

4О

Окна должны быть максимально приближены к концу упругого элемента динамометр-., соединяемому с образцом„ и отстоять от него на расстоянии, не превышающем величины, необходимой для резьбового соединения.

Выполнение этого условия сводит к минимуму влияние продольных волновых процессов в переходе образецдинамометр.

Выполнение условий (2, 3) позволяет устранить наложение на регистрИруемую осциллограмму усилие-время продольных колебаний упругого элемента динамометра 1 и снизить влияние его поперечных колебаний путем повышения их частоты до допустимой величины

Измерение усилия в испытуемом образце при ударном растяжении с помощью динамометра осуществляют следующим образом.

Один конец упругого элемента динамометра закрепляют в установке для высокоскоростных испытаний на растяжение (не показана), а второй сое-— диняют резьбовым соединением с испытуемым образцом 6.На головку 7 образца навинчивают наковальню 8. Ударник 9, разгоняемый вдоль динамометра до заданной скорости «) наносят одиночный удар по наковальне 8, вызывая деформирование и разрушение рабочей части образца. 6.

В результате по упругому элементу динамометра от его конца, связанного с образцом, распространяется упругий импульс, регистрируемый тензорезисторами. 3. Полученная кривая (осциллограмма) представляет собой диаграмму растяжения усилие-время с наложениыми на нее паразитными осцилляциями, вызванными поперечными колебаниями динамометра. Последние при наличии продольных окон в упругом элементе динамометра могут быть усреднены вследствие их высокой частоты, что позволяет определить по регистрируемому при больших скоростях удара сигналу истинную продольную упругую деформацию, необходимую для расчета усилия Р„ рабочей части образца; тъ Е.(г (4), где Š— модуль упругости материала упругого элемента динамометра, площадь поперечного сечения динамометра.

Использование изобретения обеспечивает точную регистрацию усилия, действующего в образце как при низких, так и при высоких скоростях ударного растяжения.

Оптимальный выбор геометрии упругого элемента динамометра позволяет значительно повысить точность регистрации усилий преимущественно при

775556

С = ср q АВ 771/C; 7ó-" -у

Формула изобретения

Фиг, 1

Pve. г

Составитель A. Босой

Редактор Г. Улыбина Техред М.Табакович Корректор О. Билак

Заказ 7734/58 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ударном растяжении за счет снижения искажающего влияния продольных и поперечйых колебаний динамометра на исследуемый процесс.

Применение изобретения особенно эффективно при исследовании механических характеристик конструкционных материалов под воздействием импульсных нагрузок, при которых скорости деформации достигают 10 c- и более, исйользуемых при проектировании новой техники, подвергаемой при эксплуатации действию ударного и взрывного характера, а также для раз работки современных технологических процессов обработки материалов (например, штамповка и сварка взрывом, синтез искусственных материалов и т. д.) Динамометр для испытаний материалов на растяжение, содержащий упругий элемент в виде полого цилИндра с продольными окнами, расположенными на равных расстояниях одно от другого по окружности и размещенные на нем чувствительные элементы, о тч и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности регистрации усилий преимущественно при ударном растяжении путбм снижения влияния продольных и поперечных колебаний, длина окон и расстояние Ь между ними выбраны из услоэий где с, — средний радиус упругого

16 элемента; угол между осями соседних окон; скорость распространения продольной волны в упругом

15 элементе; — допустимая частота поперечных колебаний упругого элемента; ucn — длительность испытания.

26 Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Campbel I I. D., Ferguson M.С.

The Temperature and 5 t ra i n-ra fe Defpendence of the Shear Strength of

Hi!d Steed - The Philosophical Иаgazin 1970, 8, Р 169, р. 63-82.

2. Гиндбург В. Б. Магнитоупругие датчики. М., "Энергия", 1970, с. 19 (прототип).