Динамометр для испытаний материалов на растяжение

Союз Советских Социалистические РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 1775656ЮВЮЗЙИФЮю 1 Й 4 ФВЭЮиюзВМФ еюа айГСьф" ч)йд ь 1 11 1 ,Я(23) ПриоритетОпубликовано 3010.80, Бюллетень Нф 40Дата опубликования описания 301080 6 0 1 й 3/Об//С 01 Н 1/04 Государстаенный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Г. В. Степанов и А, П. Ващенко Институт проблем прочности АН Украинской ССР(54) ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕИзобретение 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 на клеенными на ней тензореэисторами 11 .Недостатком такого динамометра является невысокая точность регист- рации усилий при высокоскоростных испытаниях. Применение такого дина 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 реше" нием к изобретению является динамо- метр 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 1 окон и расстояния Ь между ними выбраны из условийС т исс1 з- Ргде 177, 67срис1 О 15 2 О 25 3 О 35 4 О 45 56 Окнаимеют длину 8 , определяемую из условия, при выполнении которого период продольных колебаний упругого элемента динамометра, то есть время пробега упругой волной удвоенной длины окон, превышает длительность испытаний:С,-(-" - (3) где Зр - средний радиус упругогоэлемента;Р - угол между осями соседнихокон,С - скорость распространенияпродольной волны в упругомэлементе.) - допустимая частота поперечных колебаний упругого элемента;(оп - длительность испытания.Такое выполнение геометрии упругого 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 частотойЧ:2 -сргде Р - угол между осями соседнихокон.На фиг. 1 изображен динамометр с образцомф 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 1 и и т, е.7 (2)испПри 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. Окна должны быть максимально приближены к концу упругого элемента динамометра, 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 регистрИ- руемую осциллограмму усилие-время продольных колебаний упругого элемента динамометра 1 и снизить влияние его поперечных колебаний путем повышения их частоты до допустимой величиныИзмерение 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 наложенН 1 ыми 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;г(4),где Б - 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 приСо Те о дакт и орректор О, Била 019 ого комитета ий и открытиушская наб.,Заказ 7734/5 ВНИ и 113035, Тираж И Государствен делам изобрете сква, Ж, РаПодписноеССР Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна ударном растяжении за счет сниженияискажающего влияния продольных и по.перечйых колебаний динамометра наисследуемый процесс,Применение изобретения особенноэффективно при исследовании механических характеристик конструкционных материалов под воздействием импульсных нагрузок, при которых скорости деформации достигают 10 вс-и более, исйользуемых при проектировании новой техники, подвергаемой приэксплуатации действию ударного ивзрывного характера, а также для разработки современных технологическихпроцессов обработки материалов (например, штамповка и сварка взрывом,синтез искусственных материалов ит. д.) Динамометр для испытаний материалов на растяжение, содержащий упру" гий элемент в виде полого цилИндра с продольными окнами, расположенными на равных расстояниях одно от другого по окружности и Размещенные на нем чувствительные элементы, о то и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регистрации усилий преимущественно при ударном растяжении путбм снижения влияния продольных и поперечных колебаний, длинаокон и расстояние Ьмежду ними выбраны из услоэий Сс,21исп й где ср - средний радиус упругого16элемента;угол между осями соседнихокон;скорость распространенияпродольной волны в упругом15 элементе;- допустимая частота поперечных колебаний упругого элемента;1 исп - длительность испытания,2 О Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. СаврЬе 11 . О.,Рег 9 цьоп И.С.ТЬе Теярегасцге апд 5 йга 1 п-гаГе Ое 1 репдепсе оГ СЬе 5 Ьеаг 5 геп 9 йЬ оГИ 1 Д 5 сееО - ТЬе РЬ 11 оьор 61 са 1 Иа 9 али 1970, 8, Р 169, р. 63-82.2. Гиндбург В. Б. Магнитоупругие датчики. М., "Энергия", 1970,с. 19 (прототип).