Устройство для испытания материалов на вязкость разрушения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ТЕНИ И ЕТЕЛЬСТ стречу другкаждого гидабочей частие плоской на рабоч соединенаа другойрно соедика другог А- ШЕ У СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТКРЫТИЙ(7 1) Научно-производственное объе некие по технологии машиностроени "ЦНИИТмаш"(56) 1. Свенсон С. Влияние инерционности испытательной машины на истинность значений вязкости разрушения. - В кн,: Вязкость разрушения высокопрочных материалов, М "Металлургия", 1973, с. 47-55,2. Шапиро Г.И Ягуст В.И. Спо соб нагружения образца при испыта ниях на вязкость разрушения. - "ф зико-химическая механика материал 1976, У б, с, 37-38 (прототип) . (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСНЫТ НИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ВЯЗКОСТЬ РАЗРУ 801145274511 С 01 И 3/10, 3/36 НИЯ, содержащее две автономный гидравлические системы нагружения сдвумя параллельно расположеннымигидроцилиндрами и связанные с последнимн пальцы для приложения нагрузки к плоскому образцу материала сбоковым надрезом, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возмоялостей засчет увеличения создаваемых видовнапряженного состояния и уменьшения металлоемкости, гидроцилиндрывыполнены двойного действия и установлены так, что рабочие части их штоков направлены н другу, крышка корпу цилиндра со стороны штока выполнена в в рамы, в которои размещ асть штока, и шарнирн с концом одного пальцаконец этого пальца шарнен с рабочей частью шгидроцилиндра.1145270 15 20 25,2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,с целью проведения испытаний в жестком режиме нагружения, в каждом из гидро- цилиндров установлены регулируемые ограничители хода его штока. Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к устройствам для испытания материалов на вязкость разрушения.Известно устройство для испытания материалов на вязкость разрушения, содержащее гщравлическую систему нагружения и пальцы для приложения нагрузки образцу с боковым надрезом 1.1 .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для испытания материалов на вязкость разрушения, содержащее две автономные гидравлические системы нагружения с двумя параллельно расположенными гидроцилиндрами и связанные с последними пальцы для приложения нагрузки к плоскому образцу материала с боковым надрезом. Б этом устройстве связь гидро- цилиндров одностороннего действия, устанавливаемых по обе стороны от образца, с пальцами осуществлена посредством траверс и тяг 21. Использование двух автономных систем нагружения позволяет корректировать фронт распространения трещины в образце. Однако общими недостатками известных устройствявляются ограниченные функциональные воэможности в части создания различных видов напряженного состояния 35 образца и значительная металлоемкость., обусловленная тем, что,испытательные нагрузки воспринимаются : опорными конструкциями,Цель изобретения - расширение 40 функциональных возможностей устройства за счет увеличения создаваемых видов напряженного состояния образца и уменьшение металлоемкости. 3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения регистрации величины раскрытия трещины в образце, оно снабжено датчиками перемещения штоков гидроцилиндров.,2Поставленная цел достигается тем, что в устройстве для испытания материалов на вязкоСть разрушения, содержащем две автономные гидравлические системы нагржения с двумя параллельно расположенными гидроцилиндрами и связанны с последними пальцы для приложения нагрузки к плоскому образцу ма ериала с боковым надрезом, гидропилиндры выполнены двойного действия и установлены так, что рабочиечасти их штоков направлены навстречу друг другу, крышка корпуса каждого гидроцилиндра со стороны рабочей части штока выполнена в виде плоской рамы, в которой размещена .рабочая часть штока,. и шарнирно соединена с концом одного пальца, а другой кореец этого пальца шарнирно соединен с рабочей частью штока другого гидроцилиндра.При использований гидроцилиндров двойного действя и указанном выше расположении и соединении элементов.устройствф к разным граням образца могут прикладываться как сжимающие, так и растягивающие усилия одинаковой идти разной величины, постоянные, пульсирующие или знакопеременные что позволяет варьировать вид нап яженного состоя" ния образца. Кроме ого, гидроцилиндры образуют с о разцом замкнутый силовой контур, что исключает необходимость в силовой раме, вследствие чего снижается металлоемкость.Для проведения испытания в жестком режиме нагруженйя в каждом из гидроцилиндров уста овлены регулируемые ограничители хода его штокаДля упрощения регистрации величины раскрытия трещины в образце устройство снабжено датчиками перемещения штоков гидроцилиндров.Устройство содержит две автономные гидравлические системы нагружения (источники питания и элементы управления этих схем не изображены) с параллельно расположеннымигидроцилиндрами 1 и 2 двойного действия, расположенными так, что рабочие части 3 их штоков направлены навстречу друг к другу, и пальцы 4 и 5 для приложения нагрузки к размещенному между гидроцилиндрамии 2 плоскому образцу 6 материала, имеющему боковой надрез 7. Один конец пальца 4 или 5 шарнирно соединен с крышкой 8 корпуса 9 одного из гидроцилиндров 1 или 2, выполненной в виде плоской рамы, в которой размещена рабочая часть 3 штокаФ а другой конец этого пальца шарнирно соединен с рабочей частью штока другого гидроцилиндра (соответственно 2 или 1) . Второй конец второго пальца 5 или 4 соединяется с крышкой корпуса другого гидроцилиндра 2 или 1, а первый конец второго пальца 5 или 4 - с .рабочей 3 частью штока гидроцилиндра 1 нли 2. Для выборки зазоров в силовой цепи предусмотрены клиновые вставки 10. Каждый из гидроцилиндров 1 и 2 имеет также заднюю крышку 11, в которой 4 размещены хвостовик 12 штока и регулируемые ограничители хода штока в виде навинченных на хвостовик гаек 13 и 14, между которыми и внутренними торцами задней крышки устанавливаются зазоры 5 и 5 соответственно. Упомянутые ограничители хода штока служат для задания абсолютных деформаций образцов при испытании в жестком режиме нагружения. 5 Рабочие полости 15 и 16 каждого гидроцилиндра 1 и 2 для снижения потерь на трение и утечек уплотнены , мембранами 17 и 18, Для измерения величины раскрытия трещины 6 служит 55 , датчик перемещения штока, выполненный в виде тензобалочки 19, консоль- , но прикрепленный к крышке 8 с по- й 3На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг, то же, вид в плане; на фиг.З разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - установка датчика перемещения штока гидроцилиндра; на фиг.5 - испытуемый образец .и схема приложения усилий при различных видах нагружения образца. 1.145270 4мощью шпильки 20 и гаек 21, и регулировочного винта 22, вводимого вбеззазорный контакт с кольцом 23,закрепленным на рабочей части штока.Для визуального контроля величиныраскрытия трещины имеется индикатор24 часового типа, а для измеренияусилия, действующего на образец 6,на рабочую часть штока наклеентензорезистор 25.Устройство работает следующемобразом.При выращивании в образце трещины усталости - симметричной формыпри определении вязкости разрушения и любой формы при определениитрещиностойкости - масло под давлением подается постоянно или периодически в оба гидроцилиндра одновременно в разноименные либо одноименные полости 15(1 6) . В зависимости отпоставленной задачи и от результатовконтроля эа развитием трещины регулируется работа системы нагружения,а следовательно, и характер нагружения образца путем приложения следующих нагрузок (фиг. 5)Равных пульсирующих нагрузок одно;го знака одновременно к обоим гранямобразца, например к грани а приклад,ываются силы РФ О и Р= 0 и одновременно к грани Ъ - также силыР Ф О и Р = О. В этом случае имеемсимметричное пульсирующее нагруже 5ние образца.Знакопеременных нагрузок одногознака к обоим граням образца, например к грани се прикладываютсясилы Р = 0 и РФО, затем Р= 0 иР 40, одновременно к грани Ь прикла- .дываются силы Р = 0 и Р Ф О затемгР=О Р,О; ри РьР,имеем несимметричное, а при Р 1= РРР 1 - - симметричное нагружение образца.Пульсирующих нагрузок к однойграни образца и знакопеременныхнагрузок к другой грани образца,например к грани а прикладываютсяО силы Р 14 О и Р= О, а к грани Ь -силы Р Ф О, Р = О, Р 4 О. Рэтом случае имеем сложное нагружение образца.Пульсирующих нагрузок к однойграни образца и знакопостоянныхнагрузок к другой грани образца,например к грани а прикладываютсясипы РФ 0 и Р= О, а к грани Ъ11 г,27 о Фиг, 2 силы (Р. + Р, ) 4 О. В этом случае также имеем сложное нагружение образца.Пульсирующих нагрузок одного знака к одной грани образца и пульсирующих нагрузок противоположного знака к другой грани образца, например к грани с прикладываются силы Р= О и Р = О, одновременно(к грани .Ъ - силы Р= Ои РФ О. Д этом случае имеем пульсирующее скручивание образца.Знакопеременных нагрузок разного знака одновременно к обоим граням образца, например к грани с прикладываются силы Р Ф О, Р = О и Ф = О, а к грани Ь - силы Р Ф О, РО и Р Ф О. В этом случае ймеем знакопеременное скручивающее нагружение образца при Р = Р=Р и(1сложное нагружение при РР 4 Р 2Статических нагрузок одного знака либо равных знаков одновременно к обоим граням образца, например к грани б прикладываются силы, равные РО, а к грани Ь - силы, равные Р 4 О, либо к грани м прикладываются силы, равные Р Ф О а к грани Ь - силы ( Р + Р )ФО. В этом случае имеем статическоенагружение образна. Технико-экономическая эффектив ность изобретения обууславпиваетсятем, что устройство не имеет фундаментов и состоит из узлов, которыелегко монтируются, а также транспортируются, поэтому оно мобильно и может быть использовано в любых производственных условиях. Компактностьустройства при болях развиваемыхусилиях обеспечиваетвысокий коэффициент использования металлоемкости. Устройство является универсальным, так как оно (как и стационарные испытательные майины) может.обеспечить и "мягкое" и "жесткое"нагружение, Кроме того, устройство 0 обеспечивает уникальную возможностьпроведения управляемого процессавыращивания симметричных трещин усталости, что резко уеньшает разброс показаний при определениивязкости разрушения исследуемогоматериала. Последнее гарантируетполучение более точнпс значенийвязкости разрушения а меньшем1145270 Составитель В. ШехтерТехред С.Иовжий Корректор И, 1 рдейи Редактор И., Петро Заказ 1163/32 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 897 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш