Устройство для испытания материалов на динамическое сжатие

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к устройствам для испытания материалов на динамическое сжатие, и может быть использовано для получения полных кривых нагружения при исследовании в динамическом режиме хрупких материалов типа горных пород, строительных материалов, керамик и т.п. 10Известно устройство для испытания хрупких материалов в динамическом режиме нагружения, состоящее из под-. вижной и неподвижной опор, между которыми размещен образец, подвиж ного груза и направляющих, по которым перемещается падающий груз, вза-. .имодействующий с подвижной опорой 1 .Недостатком данного устройства является низкая достоверность иссле дования из-за большо о избыточного количества энергии в нагружающей системе и невозможности регулирования длительности процесса деформации.Известно устройство для испытания 25 материалов на динамическое сжатие с получением запредельной части диаграммы нагружения, содержащее подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, устройство для импульсного нагружения образца в виде гидравлического силовозбудителя, соединенного с полостью ресивера 2.Недостатками указанного устройства являются конструктивная слож- . ность, а также невозможность исследования хрупких материалов, имеющих сложную кривую запредельного деформирования. 40Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для испытания материалов на динамичес-, кое сжатие, содержащее основание,иподвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падающий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, 0 установленный на основании с возможностью взаимодействия с подвижной опорой.В известном устройстве упругийэлемент с нелинейной характеристикой жесткости в виде набора разрезных колец установлен на основанииконцентрично подвижной опоры, в качестве которой использован конусный ударник.При такой установке осуществляется схема параллельного нагружения образца и упругого элемента, а энергия нагружения распределяется между указанными элементами в зависимости от скорости их деформирования Щ .Недостатком известного устройства является невозможность испытаниястаких хрупких материалов, у которых с ростом скорости деформирования возрастает энергоемкость разрушения, поскольку разрушение таких материалов ударной нагрузкой происходит со скоростью, не поддающейся регист- рации измерительной аппаратурой,Цель изобретения - расширение класса исследуемых материалов,Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания материалов на динамическое сжатие, содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падающий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, установленный на основании с возможностью в.аимодействия с подвижной опорой, снабжено опертой на упругий элемент пластиной, расположенной под подвижной опорой образца с .возможностью взаимодействия с падающим грузом, подвижная опора установлена с возможностью перемещения только вверх и на ней смонтированы захваты одностороннего действия, обеспечивающие взаимодействие подвижной опоры с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента.Использование схемы нагружения образца, установленного последовательно с упругим элементом, характеристика жесткости которого подобрана близкой к запредельной части диаграммы нагружения образца, позволяет произвести разрушение образца с минимальным избытком энергии нагружения, вследствие чего становится возможным испытывать материалы с возрастающей энергоемкостью разруше- Нияс На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - конструкция захвата одностороннего1158891 здействия; на фиг,.4 - диаграмма нагружения испытуемого образца и характеристика жесткости упругого элемента.Устройство для испытания материалов на динамическое сжатие содер 1жит основание 1 с вертикальными направляющими 2, подвижную 3 и неподвижную 4 опоры образца 5.испытуемого материала, средства для нагружения о 10 образца 5, включающие падающий груз 6 и упругий элемент 7 с нелинейной характеристикой жесткости, установленный на основании 1 с воэможностью взаимодействия с подвижной опорой 3, 1 пластину 8, опертую на упругий элемент 7 и расположенную под подвижной опорой 3 с возможностью взаимодействия с падающим грузом 6.Подвижная опора 3 установлена на 20 уголках 9 с возможностью перемещения только, вверх и на ней смонтированы захваты 10 одностороннего действия, обеспечивающие зацепление подвижной опоры 3 с грузом б при его 25 движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента 7.Захваты 10 одностороннего действия снабжены винтами 11 для регулирования момента зацепления подвижной, опоры 3 с грузом 6. Под подвижной опорой 3 на основании 1 расположен заранее подобранный упругий элемент 7 с нелинейной характеристикой жесткости, близкой к запредельной кривой диаграммы деформирования образца 3, но проходящей несколько выше (фиг.4).Подбор упругого элемента 7 осуществляют на основе результатов статических испытаний образцов ис 46 следуемых материалов с учетом динамики нагружения.Устройство работает следующим образом. Падающийгруз 6 поднимают на необходимую высоту и сбрасывают и он, перемещаясь вдоль направляющих 2, достигает пластины 8 и сжимает упругий элемент 7. Подвижная опора 3 и образец 5 остаются при этом в исходном положении, поскольку захваты 10 одностороннего действия обеспечивают свободное прохождение груза 6 при его движении вниз. Груз б, достигнув низшей точки падения, в момент когда его .скорость равна нулю, входит в зацепление с захватами 10 одностороннего действия.Зацепление в укаэанный момент достигается в результате предварительного регулирования положения захватов 10 винтами 11, Под действием восстанавливающего усилия упругого элемента 7 пластина 8, груз б и подвижная опора 3 перемещаются вверх; нагружая образец 5 осевой сжимающей нагрузкой (кривая 11 на фиг. 4) в соответствии с диаграммой нагружения, показанной на фиг. 4( кривая 1). Вследствие того, что усилие, создаваемое упругим элементом, близко к усилию, необходимому для деформирования образца на запредельном участке кривой деформирования, деформация образца на этом участке осуществляется практически с постоянной скоростью, поддающейся регистрации с помощью измерительной аппаратуры,Таким образом, изобретение позволяет испытывать в динамическом режиме образцы материалов, имеющих сложный характер запредельного деформирования, получая при этом полную кривую нагружения, что имеет большое практическое значение при использовании таких хрупких материалов как горные породы и другие.97 го к сное э иал .ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,3577/42 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам иэобрете 113035, Москва, Ж, омитета ССС открытийская наб., д