способ механического испытания образца

Формула изобретения

1. СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА, заключающийся в том, что образец устанавливают между двумя оправками и нагружают с помощью двух других оправок, расположенных по краям образца, отличающийся тем, что оправки размещают с противоположных сторон относительно продольной оси образца, а нагружение производят одновременно силами, направленными перпендикулярно продольной оси образца.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе нагружения изменяют диаметр оправок, расстояния между центральными и крайними оправками и величины сил нагружения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механическим испытаниям различных материалов, например металлов.

Отсутствие основной (базовой) характеристики механических свойств металла, по которой можно было бы вычислить другие характеристики механических свойств, обуславливает разработку и использование различных методов механических испытаний.

Известные методы механических испытаний разделяют по характеру внешнего воздействия на образец во времени, по виду напряженного состояния: испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез. При этом стремятся воспроизвести условия работы материалов и нагрузки, возникающие при эксплуатации конструкций.

Например, при испытаниях сварных образцов обязательными являются механические испытания на статическое растяжение и статический изгиб. Кроме того, проводят факультативно испытания на ударную вязкость и излом сварного соединения.

Все виды механических испытаний происходят с деформацией образцов. На современном этапе развития науки деформацию объясняют сдвигом в кристаллах по плоскостям скольжения и явлением двойникования, т.е. процесс разрушения образцов происходит в основном благодаря деформации сдвига. Поэтому такой вид нагружения наиболее информативен по сравнению с другими видами механических испытаний. Из известных методов механических испытаний только при испытании кручением круглого образца наибольшие касательные напряжения действуют в плоскости нормального поперечного сечения и в плоскости радиального сечения.

Однако при известных механических испытаниях на кручение область разрушения по длине образца не может быть строго задана до начала испытаний, т.е. нельзя определить то локальное сечение, в котором необходимо исследовать механические свойства испытываемого образца. Кроме того, невозможно создать деформацию сдвига в заданной области образца плоского сечения. На фиг. 1 показана схема испытаний на изгиб в соответствии с известным способом [1] Стрелками указано направление напряжений, действующих в образце, растягивающих его в нижней части и сжимающих перед нагружающей оправкой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ механического испытания образца, в котором образец устанавливают между двумя центральными неподвижными оправками и двумя оправками, расположенными по краям, и нагружают его [2] Напряжения, возникающие при работе по этому способу, направлены так же, как на фиг. 1.

При испытаниях образцов в устройстве, реализующем этот способ, как и в других известных, нет возможности получения сдвиговых деформаций в испытательном образце. Имеет место общая смена направления напряжений сжатия и растяжения по отношению к вертикальной оси, переходящей через нагружающую оправку Х-Х₁, по которой на испытываемый образец действует сила Р.

Цель изобретения получение напряжений сдвига в заданном сечении образца.

Цель достигается тем, что в способе механического испытания образца, заключающемся в том, что образец устанавливают между двумя центральными неподвижными оправками и двумя оправками, расположенными по краям, затем образец нагружают, крайние оправки размещают с противоположных сторон относительно продольной оси образца и одновременно нагружают силами, направленными перпендикулярно указанной оси образца.

Кроме того, для получения неоднородного по заданному сечению образца напряжения сдвига изменяют диаметры центральных оправок, расстояния между центральными и крайними оправками и величины сил нагружения.

На фиг. 2 показана схема испытания в соответствии с предлагаемым способом при равных диаметрах центральных оправок; на фиг. 3 то же, при разных диаметрах центральных оправок.

Схема испытаний содержит центральные оправки 1 и 2 и крайние оправки 3 и 4 с испытываемым образцом 5, размещенным между ними. При этом между оправками 1 и 2 помещают ту часть образца, в сечении которой необходимо исследовать механические свойства. На оправки 3 и 4 одновременно воздействуют две силы Р₁ и Р₂, направленные перпендикулярно продольной оси образца 5. При этом по отношению к вертикальной оси Y-Y₁, проходящей через центральные оправки 1 и 2, направление действия возникающих напряжений растяжения и сжатия не изменяется. В то же время напряжения сжатия и растяжения по отношению к продольной оси образца 5 направлены встречно друг к другу, вызывая деформацию сдвига в заданной зоне образца 5.

Величина напряжений в образце зависит от его геометрических размеров, радиуса оправок 1-4, расстояния между центральными и крайними оправками и действующих на образец сил Р₁ и Р₂.

Изменяя диаметры центральных оправок 1 и 2, можно изменять концентрацию напряжений в испытываемом сечении образца, моделировать сложное напряженное состояние в этом сечении.

Характер приложения сил Р₁ и Р₂ к оправкам 3 и 4 может быть различным по величине, но синхронным по воздействию на образец и определяется из условий работы и характера будущих эксплуатационных нагрузок.