Установка для комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала

(51)О 1 Х 3,1 О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ А ВТО ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССР88055, кл. 6 01 Х 301, 1950,2. Янг Ю. И., Изотов И. И., Виснап Н. Р,Установка для испытания трубчатых образцов осевой силой, внутренним и наружным давлением и крутящим моментом. Заводская лаборатория, 1977, . 3.(54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТРУБЧАТЫХОБРАЗЦОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, содержащая основание, установленную на нем камеру для размещения испытываемого образца, соединенные с ней блоки иагружсния внешним и внутренним давлением, осевой силой, крутящим моментом, источник давления и запорно-регулирующую арматуру, отличаюиачся тем, что, с целью повышения точности и производительности, каждый блок нагружения внеп 1 ним и внутренним давлением выполнен в виде установленных на камере сообщенных между сооой гидроцилиндров с различными диаметрамп поршнев, а блок иаг 1 тсжения крутящим моментом - в виде двух закрепленных на основании гидроцилиндров с промежуточным нагружающим элементом.Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для комбинированных испытаний в условиях сложного напряженного состояния.Известна установка для испытания трубчатых образцов в условиях трехосного напряженного состояния, содержащая камеру для нагружения образца внутренним и внешним давлением, блок нагружеция растягиваюшей или сжимающей силой и блок нагружения крутящим моментом 11. 1 ОНедостатком установки является небольшая точность, что вызвано выполнением блока нагружения образца внутренним и внешним давлением в виде единого механизма, который не позволяет точно воспроизводить программу испытания.Наиболее близкой к изобретению цо технической сущности и достигаемому результату является установка для комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала, содержащая р 0 основание, установленную на нем камеру для размещения испытываемого образца, соединенные с ней блоки нагружения внешним и вцутренцим давлением, осевой силой, крутящим моментом, источник давления и запорцо-регулирующую арматуру. Блоки нагружения образца выполнены автономными, и каждый имеет свой источник давления.Недостатками данной установки являются небольшие точность и производительность. Это вь 1 звано тем, что автономность30 олоков цагружеция не позволяет точно воспроизводить программу испытания и требует работы нескольких операторов. Блок цагрухкеция крутящим моментом выполнен механически, что также снижает точность в виде потерь на трение.Цель изобретения - повышение точности и производительности испытаний.Указанная цель достигается тем, что в установке для комбинировацных испытаний трубчатых образцов из композиционного 40 материала, содержащей основание, установленную на нем камеру для размещения испытываемого образца, соединенные с ней блоки нагружен ия внешним и внутренним давлением, осевой силой, крутящим моментом, источник давления и запорно-регулирующую арматуру, каждый блок нагружения внешним и внутренним давлением выполнен в виде установленных на камере сообгцецных между собой гцдроцилиндров с различными диаметрами поршней, а олок наг ружения крутящим моментом- в виде двух закрепленных на основании гидропилицдров с промежуточным цагружающим элементом,На фиг. 1 представлена схема установкидля комбинированных испытаний трубчатых образцов из композиционного материала; 55 на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3- возможные траектории нагружения образца в координата х б;,- б. Установка содержит основание 1, установленную ца нем камеру 2, внутри камера 2 имеет захваты 3, в которых размещают испытываемый образец 4. Камера 2 имеет крышку 5, С камерой 2 соединены блоки нагружения образца 4 внешним и внутренним давлением, Блок нагружения образца 4 внешним давлением выполнен в виде установленных на камере 2 и сообщенных между собой гидроцилиндров 6, 7 и 8 с различными диаметрами поршней 9, 10 и 11. Аналогично выполнен олок цагружения образца 4 внутренним давлением - на камере 2 установлены сообщенные между собой гидроцилиндры 12-14 с различными диаметрами поршней 15-17. Блок нагружения образца 4 крутящим моментом выполнен из двух закрепленных на основании 1 гидроцилиндров 18 и 19 с промеж, точным нагружаюшим элементом 20, который передает нагрузку через рессору 21 на образец 4. Блок нагружения образца 4 осевой силой выполнен в виде закрепленного на основании 1 гидроцилиндра 22 с поршнем 23 и гнтоком 24. Для уменьшения момента трения в системе между штоком 24 и рессорой 21 установлен двойной упорный подшипник 25. Все гидроцилиндры 6,7,8,12,13, 14,18,19 и 22 блоков нагружения образца 4 (внешним, внутренним давлением и крутящим моментом) соединены с источником 26 давления через зацорно-регулирующую арматуру в виде вентилей 27-38. Установка работает следующим образом.Образец 4 размещают, в камере 2 и закрепляют а захватах 3. Камеру 2 закрывают крышкой 5, В исходном положении все вентили 27 по 38 закрыты. Включают источник 26 давления, и в соответствии с программой испытания открь.вают тот или иной вентиль на опреденное давление. Соотношение между силовыми факторами зависит от положения вентилей 27-38. Этим же определяется и напряженное состояние материала образца 4 при испытании. На фиг, 3 показаны возможные траектории цагружения образца 4 в координатах б-бгде 6 - осевое напряжение в материале образца; б- окружное напряжение. Траектории построены при следующих геометрических размерах элементов установки: диаметр поршней 11 и 17 гидропилиндров 8 и 14 30 мм; диаметр поршней 9 и 15 гидроцилиндров 12 и 6 62 мм; гидроцилиндров 7 и 3 - 86 мм; гидроцилиндров 8 и 14 - 122 мм; диаметр поршня 23 гидропилиндра 22 осевой силы 164 мм; диаметр штока 24 гидроцилиндра 22 осевой силы, рессоры 21 и внутренней диаметр трубчатого образца 4 40 мм.В таблице указаны номера вентилей, которые должны быть открыты для того, чтобы получить нужную траекторию нагруже107515 31, 29, 37 30, 29, 37 31, 29 32, 28, 38 10 О П 31, 29, 38 30, 28, 38 38 27, 38 31, 38, 38 31, 38 32, 38 20 32 32, 2730, 3732, 3732, 27, 3731, 3732, 28, 37 31, 27, 3737 30, 28, 27 К ния в оорда б - б. Осье вентили должны быть закрыты. Кроме напряжений би б в материале образца 4 даются касательное напряжение Г от крутящего момента и напряжение б, действуюшие по нормали к поверхности образца 4. Напряжение б значительно меньше би бу и в первом приближении может неучитываться. Соотношения между напряжениями б, 6, с одной стороны, и 1, с другой, зависит от выбора плеча приложения сил от гидроцилиндров 18 и 19 на элементе 20 и может изменяться в широких пределах. Таким образом, данная установка позволяет при работе с одним насосом источника 26 давления получить большое разнообразие напряженных состояний в материале образца 4, возрастание напряжений при испытаниях пропорциональное. Продолжение таблицы Использование данной установки повысит производительность испытаний. Испытания могут проводиться одним оператором. Повышается точность проведения испытаний, так как при нагружении образца 4 соотношения между всеми силовыми факторами строго постоянны - все силовые факторы пропорциональны давлению на выходе источника давления. Конструкция позволяет легко автоматизировать проведение испытаний.Составитель В. Макаров Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор В. Бутяга Заказ 231/35 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4