SU1668905A1

SU1668905A1 - Process of loading tubular test piece with thickened walls at the ends

Info

Publication number: SU1668905A1
Application number: SU894693694A
Authority: SU
Inventors: Иван Иванович Дьячков; Виталий Емельянович Марченко; Иван Алексеевич Сазонов
Original assignee: Николаевский Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1991-08-07

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл исследовани прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов. Целью изобретени вл етс повышение точности при испытании образцов хрупких материалов путем уменьшени концентраций изгибающих напр жений в зоне приложени раст гивающего усили при испытани х трубчатых образцов с внешними утолщени ми стенки на его кра х с галтельными переходами к этим утолщени м. Гидростатическое давление прикладывают к внутренней поверхности образца, равноудаленной от его концов, длину L этой поверхности выбирают из услови L = (0,9 - 1,1)H, где H - рассто ние между утолщени ми. Раст гивающее усилие прикладывают к галтельным переходам. 1 ил.The invention relates to a testing technique and can be used to study the strength properties of tubular samples of brittle non-metallic materials. The aim of the invention is to improve the accuracy when testing samples of brittle materials by reducing the concentrations of bending stresses in the zone of application of tensile stress when testing tubular samples with external wall thickening at its edges with fillet transitions to these thickenings. Hydrostatic pressure is applied to internal the surface of the sample, equidistant from its ends, the length L of this surface is chosen from the condition L = (0.9 - 1.1) H, where H is the distance between the bulges. A stretching force is applied to fillet transitions. 1 il.

Description

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл исследовани прочностных свойств трубчатых образцов хрупких неметаллических материалов типа керамики, ситалла и дрThe invention relates to a testing technique and can be used to study the strength properties of tubular samples of brittle non-metallic materials such as ceramics, sitall, etc.

Цель изобретени повышение точности при испытании образцов хрупких неметаллических материалов путем уменьшени концентраций изгибающих напр жений в зонах приложени раст гивающего усили На чертеже представлено устройство дл реализации способаThe purpose of the invention is improving the accuracy when testing samples of brittle non-metallic materials by reducing the concentrations of bending stresses in the areas of application of tensile force. The drawing shows a device for implementing the method

Устройство содержит эластичные кольцевые камеры 1, заполненные водой. Эластична стенка каждой камеры 1 закреплена на оправке 2 и соединена трубопроводом 3 с камерой 4 нагружающего гидроцилиндра 5. Шток 6 нагружающего гидроцилиндра 5 и его корпус предназначены дл взаимодействи с нагружающими элементами испытательной машины пресса опорами (не показаны). Устройство также содержит жесткий корпус 7, в котором выполнены соосные отверсти 8 дл размещени трубчатого образца 9 Кольцевые камеры 1 установлены в корпусе 7 соосно с отверсти ми 8 Вставки 10 вь олнены из двух симметричных пластин с юлукольцевы- ми вырезами и предназначены дл ограничени деформировани (перемещени ) эластичной стенки камеры 1 в осевом направлении , противоположном направлению раст жени образца 9.The device contains elastic annular chambers 1 filled with water. The elastic wall of each chamber 1 is fixed on the mandrel 2 and connected by pipeline 3 to the chamber 4 of the loading cylinder 5. The rod 6 of the loading cylinder 5 and its body are designed to cooperate with the supports (not shown) on the loading elements of the press testing machine. The device also comprises a rigid body 7, in which coaxial holes 8 are made to accommodate the tubular sample 9. The annular chambers 1 are installed in the body 7 coaxially with the holes 8. The inserts 10 are filled from two symmetrical plates with Yulu ring cutouts and are intended to limit the deformation (movement ) the elastic wall of chamber 1 in the axial direction opposite to the direction of stretching of the sample 9.

Дл нагружени образца 9 внутренним давлением устройство снабжено цилиндрической эластичной камерой 11. Камера 11 заполнена, как и камеры 1, водой и соединена с ними при помощи трубопроводов 3. Соединение камер 1 и 11 обеспечивает получение близких по значению давлений наTo load the sample 9 with internal pressure, the device is equipped with a cylindrical elastic chamber 11. The chamber 11 is filled, like the chamber 1, with water and connected to them by means of pipelines 3. The connection of the chambers 1 and 11 ensures that the pressures close to

СЬ ON 00 Ч О СЛСЬ ON 00 H O SL

наружной и внутренней поверхност х образца 9. Это особенно важно дл зон гал- тельных переходов образца 9, поскольку така система нагружени практически исключает по вление в этих зонах изгибающих напр жений опасных величин (дл керамических материалов). Толщина стенок эластичных амер 1 выбираетс больше размера максимально допустимого зазора между образцом 9 (его захватной частью) и стенками отверстий 8, а дл эластичных камер 11 больше размера зазора между выступающими част ми крышек 12 и внутренней боковой поверхностью образца 9. Така толщина исключает выдавливание эластичной стенки в зазоры при нагружении образца 9. Камеры 1 и 11 изготовлены из резины марки Наирит толщиной 0,9 мм, что превышает полтора размера зазора. Вместо резины могут быть использованы высокоэластичные каучуки марки СКД или СКИ.the outer and inner surfaces of sample 9. This is especially important for the smooth transition zones of sample 9, since such a loading system virtually eliminates the appearance of bending stresses of dangerous quantities in these zones (for ceramic materials). The thickness of the walls of elastic amer 1 is chosen greater than the size of the maximum allowable gap between the sample 9 (its gripping part) and the walls of the holes 8, and for elastic chambers 11 it is larger than the size of the gap between the protruding parts of the covers 12 and the inner side surface of the sample 9. Such thickness excludes the extrusion of elastic walls in the gaps when loading the sample 9. Chambers 1 and 11 are made of rubber Nairit brand with a thickness of 0.9 mm, which exceeds one and a half of the size of the gap. Instead of rubber can be used highly elastic rubbers brand SKD or SKI.

Дл удобства сборки корпус 7 устройства снабжен крышками 12. Выступающа часть одной из крышек 12 служит оправкой дл креплени цилиндрической эластичной камеры 11. Рассто ние I между выступающими част ми крышек 12, равное длине цилиндрической камеры 11. определено выражением I (0,9-1,1)h. где h - рассто ние между утолщени ми образца 9. Так, при I 0,9h в захватной части в процессе нагружени образца 9 возникают изгибающие напр жени опасных величин. Причем зона максимальной концентрации этих напр жений расположена на уровне кромок выступающих частей крышек 12. При I 1,1h зона концентрации изгибающих напр жений опасных величин располагаетс на уровне вставок 10 (I 1,0h).For convenience of assembly, the device body 7 is provided with covers 12. The projecting part of one of the covers 12 serves as a mandrel for fastening the cylindrical elastic chamber 11. The distance I between the protruding parts of the covers 12 is equal to the length of the cylindrical camera 11. determined by the expression I (0.9-1 1) h. where h is the distance between the thickenings of specimen 9. Thus, at I 0.9 h, bending stresses of dangerous quantities appear in the gripping part during loading of the specimen 9. Moreover, the zone of maximum concentration of these stresses is located at the level of the edges of the protruding parts of the covers 12. At I 1.1h, the zone of concentration of bending stresses of hazardous values is located at the level of the inserts 10 (I 1.0h).

Величина усили , нагружающего образец 9, опоедел етс по давлению в гидросистеме . Дл этого камера 4 нагружающего гидроцилиндра 5 соединена с манометром 13, на чувствительный элемент которого - трубку Бурдона, наклеены тензорезисто- ры, соединенные по полумостовой схеме. Выход схемы через согласующий усилитель подключен к входу цифрового вольтметра (не показаны).The magnitude of the force loading sample 9 is determined by the pressure in the hydraulic system. For this purpose, the chamber 4 of the loading hydraulic cylinder 5 is connected to a pressure gauge 13, on a sensitive element of which is a Bourdon tube, which are connected to strain gauges connected in a half bridge circuit. The output of the circuit through a matching amplifier is connected to the input of a digital voltmeter (not shown).

Дл измерени параметров и управлени испытани ми устройство снабжено датчиками измерени деформаций {не показаны ), щупы 14 которых установлены на рабочем участке образца 9. Датчики соеди нены с вторичной аппаратурой - тензостан- цией типа 8АНЧ, выход которой подключен к регистрирующему прибору, а также к цифропечатающему устройству ЦПУ (не показано).To measure the parameters and control the test, the device is equipped with strain gauges (not shown), probes 14 of which are installed in the working section of sample 9. The sensors are connected to the secondary equipment — an 8-ANC type strain gauge, the output of which is connected to a recording device, as well as Digital Print CPU (not shown).

Между крышками 12 и корпусом 7 имеютс прокладки 15, суммарную толщину которых выбирают с учетом максимального предполагаемого удлинени образца 9.Between the lids 12 and the body 7 there are spacers 15, the total thickness of which is chosen taking into account the maximum expected elongation of the sample 9.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Г идроцилиндр 5 размещают между опорами установки. В устройстве в отверсти хG and the cylinder 5 is placed between the supports of the installation. In the device in the holes

8 устанавливают по скольз щей посадке трубчатый образец 9, изготовленный из материала на основе карбида бора. Размещают в гнездах корпуса 7 вставки 10. Опускают на корпус 7 крышку 12. При этом выступающую часть крышки устанавливают во внутренней полости образца 9 по скольз щей посадке. Жестко скрепл ют корпус 7 и крышки 12. Подают в гидросистему давление , прикладыва сжимающее усилие к8, a tubular sample 9 made of a material based on boron carbide is slid-fit. The insert 10 is placed in the sockets of the housing 7 of the insert 10. The cover 12 is lowered onto the housing 7. The protruding part of the cover is installed in the internal cavity of the sample 9 along a sliding fit. The body 7 and the covers 12 are rigidly fastened. Pressure is supplied to the hydraulic system by applying a compressive force to

штоку 6 и корпусу нагружающего гидроцилиндра 5, и фиксируют величину этого усили . При этом эластичные стенки камер 1 обжимают галтели образца 9 и, опира сь на головки образца 9 и жестко закрепленные вthe rod 6 and the housing of the loading cylinder 5, and record the magnitude of this effort. In this case, the elastic walls of the chambers 1 compress the fillets of sample 9 and, resting on the heads of the sample 9 and rigidly fixed in

корпусе 7 вставки 10, выталкивают каждую захватную часть образца 9 из устройства, прикладыва , таким образом, к образцу 9 раст гивающее усилие и одновременно центриру его в отверсти х 8. Кроме того.the housing 7 of the insert 10, pushes each gripping part of the sample 9 out of the device, thus applying a tensile force to the sample 9 and at the same time centering it in the holes 8. In addition.

эластичные стенки камеры 11, опира сь на внутреннюю поверхность трубчатого образца 9, подвергают его нагружению внутренним давлением. При этом галтели образца 9 подвеогаютс воздействию сжимающегоThe elastic walls of chamber 11, resting on the inner surface of the tubular sample 9, are subjected to loading with internal pressure. In this case, the fillets of sample 9 are exposed to the compressive

равномерно распределенного по поверхности галтели давлени . Разрушение образца 9 сопровождаетс естественным сбросом давлени в камерах 1 и 11. В процессе нагружени осуществл етс регистраци продольной и поперечной деформации образца 9, величин прикладываемой осевой нагрузки и внутреннего давлени ,pressure uniformly distributed over the surface of the fillet. The destruction of specimen 9 is accompanied by a natural depressurization of chambers 1 and 11. During the loading process, the longitudinal and transverse strain of specimen 9, the values of the applied axial load and the internal pressure, are recorded.

Эластичные стенки кольцевых камер опираютс на боковые поверхности галтелей и головок образца, что позвол ет одновременно приложить к образцу раст гивающее усилие и центрировать образец. Размещение во внутренней полости трубча- того образца дополнительной эластичной камеры, котора , как и кольцевые камеры соединена с нагружающим гидроцилиндром , практически исключает разрушение образца в зоне галтельных переходов, но позвол ет получить корректные результаты при испытании на внутреннее давление с раст жением. При этом обеспечиваетс однородность напр женно-деформированного состо ни как по длине, так и по толщине рабочего участка образца.The elastic walls of the annular chambers are supported on the side surfaces of the fillets and the heads of the sample, which makes it possible to simultaneously apply a tensile force to the sample and center the sample. Placing an additional elastic chamber in the inner cavity of the tubular sample, which, like the annular chambers, is connected to the loading hydraulic cylinder, virtually eliminates the destruction of the sample in the fillet transition zone, but allows to obtain correct results when testing for internal pressure with stretching. This ensures uniformity of the stress-strain state both in length and in thickness of the working portion of the sample.

Claims

The invention of the method of loading a tubular specimen with external wall thickenings on its edges by applying hydrostatic pressure on its internal surface and applying a tensile force to thickening, characterized in that, in order to improve the accuracy when testing samples of fragile non-metallic materials with fillet transitions to thicken, the application of hydrostatic pressure to the surface, equidistant from the ends of the sample, length I

this surface is chosen from the condition

l (0.9-1-1) h

where h is the distance between the bulges, and the stretching force is applied to fillet transitions,

13