Образец для испытаний на равномерное трехосное растяжение

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК институтпри МГТУ, О.В.Та И НА РАВЖЕНИЕ пытательию обраэавномерное(56) Авторское свидетельство ССМ 1605169, кл, 6 01 й 3/08, 1987(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИНОМЕРНОЕ ТРЕХОСНОЕ РАСТЯ(57) Изобретение относится к иной технике, а именно к испытан Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на равномерное трехосное растяжение образцов материалов.Известны технические решения, в которых используется создание равномерного трехосного напряженного состояния для испытаний образцов материалов.Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является образец в форме куба для испытания на равномерное трехосное растяжение, На гранях образца выполнены кольцевые взаимно перпендикулярные проточки в плоскостях, приходящих через середины граней куба, а растягивающие усилия к образцу прикладываются путем размещения клиньев в местах пересечения проточек и приложением к клиньям сжимающего усилия. В данном случае определение характеристик отрыва при трехосном растяжении возможно только при строго определенной ширине Ь, глубине с и радиусе скругления г. Иначе происходит разрушение образца в зоне крепления цов материалов на равномерное трехосное растяжение, Целью изобретения является повышение точности определения характеристик отрыва материала при равномерно трехосном растяжении. Это достигается, тем что изготавливают образец в форме куба со стороной "а" и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящими через середины граней куба, причем они выполняются шириной "в", глубиной "с", и радиусом скругления "г", выбранными из соотношений а/10са/7; а/9 Ьа/7;Ь/5гЬ/2, 1 ил. захватов, где не создается ртрехосное растяжение.Целью изобретения является повышение точности определения характеристик отрывам материала при равномерном трехосном растяжении.Это достигается тем, что изготавливают образец в форме куба со стороной а и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через середины граней куба, причем они выполняются шириной Ь, глубиной с и радиусом скругления г(см. фиг.1), Параметры проточек выбирают из условия нераэрушения образца в зоне установки захватов и достижения необходимой однородности напряженного состояния в рабочей зоне образца. Испытания производят следующим образом. В проточки вводятотогнутыечасти захватов перпендикулярно к направлению приложения усилия. На каждую грань устанавливают по четыре захвата.Обоснование размеров проточек получают, проводят расчет напряженно-дефор 17621 б 5мированного состояния образца методом конечных злементов, Для разного соотношения размеров образца расчет напряженно-деформированного сосгояния был выполнен с помощью отечественного аналога известной программы ГИФТС. Задача решалась в упругой постановке. Для большинства реальных материалов, у которых к моменту разрушения будут существенные пластические деформации, концентрация напряжений будет меньше (см.фиг.2). При проведении расчетов было установлено, что наименьшую концентрацию напряженийа а дает образец с размерами - = 9, - =- 9,Ьс - =2. Эпюры напрякений для такого образца по ближайшим к средней части элементам 1-5 (фиг,З) (нормальные напрякения) и фиг,4(касательные напряжения, Для сравнения на фиг.5 и фиг,б представлены аналогичнь 1 е зпюры для образца са а аразмерами - =- 12, - = 4.5, - = 2. Напряс гженил для каждого случая расчета отнесеныР к среднему напряжению о,р -(а - 2 с ) где Р - сила, действующая по каждой оси образца, Если принять допустимые отклонения от равномерного трехосного растяжения не более 10 о , то мокно отметить, что в такомнапряженном состоянии находится примерно 400 рабочей зоны образца, если судить полинейному размеру, Первый вариант соотношения размеров кубического образца дает меньшую концентрацию напряжений (фиг,3 - б). Например, по напряжению оиру для первого варианта концентрация напряжений 1620 , для второго варианта 248%. Величина растягивающего напряжения по каждой оси в центре образца равна 0,86 ор для первого варианта и 0,63 оср для второго варианта. Касательные напряжения составляют пренебрежимо малую величину, а в сечениях, проходящих по центру образца из условия симметрии,они вообще должны быть равны нулю, Изменение размеров проточек на образце в другую сторону от соотношений первого варианта (увеличение ширины Ь, уменьшение глуби ны проточки с) также приводит к повышению концентрации напряжений. Размеры проточек для каждого варианта выбирались с некоторым шагом. Позтому для создания достаточно большой зоны в образце, в кото рой материал находится в условиях равномерного трехосного напряжения, что позволяет повысить точность прочностных характеристик, можно рекомендовать следующие соотношения размеров 15 а а а а Ь Ь- с- , - Ь- , - г - 10 79 75 2Испытания образца проводятся следующим образом. Образец закрепляют о захватах испытательной машины таким 20 образом, что отогнутые части захватов входят в проточки каждой грани образца, Прикладывают к образцу испытательную нагрузку и фиксируют усилие разрушения материала.25 При предлагаемых размерах проточекразрушение образца происходит в зоне равномерного трехосного растяжения, кроме численных расчетов (это подтверкдено экспериментально). При иных размерах про точек разрушение происходит в зонекрепления захватов,Формула изобретения Образец для испытаний на равномер ное трехосное растяжение, выполненный вформе куба со стороной Д и с кольцевыми проточками в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через середины граней куба, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 40 что, с целью повышения точности определения отрыва материала при равномерном трехосном растяжении, проточки выполняются шириной Ь, глубиной с, и радиусом скругления г, выбранными из соотношений: 45 а а а а Ь Ьс- , - Ь- , - г- .10 79 75 2,Козориз,едактор И.Соколо ор аказ 3253 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РаПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 сс /фее ЮГ Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССР ская наб., 4/5