Стабілометр для механічних випробувань матеріалів shl

1. Стабілометр для механічних випробувань матеріалів, що включає джерело зовнішнього тиску, корпус з випробувальною камерою, поршень, датчики і реєструючі прилади, який відрізняється тим, що поршень виконаний двоступеневим, перший ступінь, у вигляді поршня двосторонньої дії з великим діаметром, розташований в навантажую 3 39480 ливість проводити випробування на розтягування, складність автоматизації проведення випробувань по заданому алгоритму без участі оператора. У основу корисної моделі покладено завдання створення стабілометра для механічних випробувань матеріалів SHL, в якому, завдяки особливостям виконання навантажуючого поршня і його розміщення в корпусі, досягається можливість проводити випробування в довільних режимах навантаження на стиснення або розтягування зразка, у тому числі і жорстке навантаження, забезпечуючи проведення випробувань на повзучість, релаксацію, визначення позамежних параметрів навантаження і так далі, а використання балона із стислим повітрям в якості джерела тиску і особливості здійснення режимів навантаження зразків, забезпечують спрощене енергозабезпечення, компактність і простоту конструкції, можливість автоматизації проведення випробувань по заданому алгоритму без участі оператора, можливість використання в пересувних польових лабораторіях. Поставлене завдання досягається тим, що в стабілометрі для механічних випробувань матеріалів SHL, що включає джерело зовнішнього тиску, корпус з випробувальною камерою, поршень, датчики і реєструючи прилади, згідно з винаходом, поршень виконаний двоступеневим, перший ступінь у вигляді поршня двосторонньої дії з великим діаметром розташований в навантажуючій камері, а другий ступінь, що передає своїм торцем навантаження на зразок, у вигляді поршня меншого діаметру, розміщений у випробувальній камері. Доцільно стабілометр SHL забезпечити пристроєм навантаження, що складається з балона стислого газу, сполученого магістраллю високого тиску через гідроакумулятор з пристроєм керування, яке за допомогою клапанів по команді програмного блока змінює тиск робочої рідини в різних камерах стабілометра відповідно до сигналу розузгодження між показниками датчиків на зразку і даних, заданих в програмному блоці. Така конструкція стабілометра для механічних випробувань матеріалів SHL дозволяє проводити випробування в довільних режимах навантаження на стиснення або розтягування зразка, у тому числі і його жорстке навантаження, забезпечує можливість проведення випробувань на повзучість, релаксацію, визначення позамежних параметрів навантаження і особливостей мікродефектної деформації матеріалу та інші режими, у тому числі і режими довільної складності. На Фіг. зображена конструкція стабілометра SHL. Стабілометр для механічних випробувань матеріалів SHL включає герметичний корпус 1, в якому встановлено двоступеневий поршень, перший ступінь 2 якого розміщено в циліндрі навантаження 3 і ділить його на дві камери - активну 4 і пасивну 5, а торець другого ступеня 6 поршня проходить у випробувальну камеру 7 і взаємодіє зі встановленим там зразком 8. На зразку 8 укріплені датчики деформацій 9, які приєднані дротами 10 до комп'ютера 11. 4 Кожна камера стабілометра приєднана за допомогою гідромагістралей 12 до блока 13 для регулювання тиску БРТ (наприклад, за допомогою електромагнітних клапанів і дроселів). Від комп'ютера 11 йде кабель 14 для керування клапанами блока 13, до якого через гідроакумулятор (не показано) підведена магістраль 15 стислого газу від балона 16, що грає роль джерела тиску. На гідромагістралях 12 встановлені манометри 17, також приєднані до комп'ютера 11. Працює стабілометр SHL таким чином. Підготовлений до випробувань зразок 8 з укріпленими датчиками 9 встановлюють у випробувальну камеру 7 стабілометра і під'єднують до роз'єму дроти 10, сполучені з комп'ютером 11. У комп'ютер 11 встановлюють програму із заданим режимом навантаження. Потім включають режим випробувань, по якому тиск стислого повітря з балона 16 поступає через гідроакумулятор в блок регулювання 13, клапани якого керуються програмою комп'ютера 11. Робоча рідина (наприклад, олія) під відповідним тиском і при регульованій витраті по гідромагістралях 12 окремо надходить в камери 4, 5 і 7. Зразок 8 починає деформуватися, що відстежують датчики 9, сигнали від яких ідуть в комп'ютер 11. Програма комп'ютера, що керує, порівнює дані, що надходять, з потрібними згідно режиму випробувань, виробляє сигнал розузгодження, за допомогою якого відбувається керуванняклапанами блока регулювання для мінімізації сигналу розузгодження. Всі дані автоматично записуються в комп'ютері і відображаються на його екрані в реальному режимі часу. Завдяки своїм конструктивним особливостям і наявності двоступневого поршня, стабілометр SHL дозволяє здійснити всі можливі режими навантаження, зокрема: - навантаження по схемі Кармана, коли параметр Лоде дорівнює λ=1, для чого осьовий тиск на зразок 8 з боку торця другого ступеня 6 поршня задають в процесі випробувань вище, ніж бічний тиск у випробувальній камері 7; - навантаження по схемі Беккера, коли параметр Лоде дорівнює λ=-1, для чого осьовий тиск на зразок 8 з боку торця другого ступеня 6 поршня задають в процесі випробувань менше (наприклад, приклеївши зразок торцями до поршня і підстави і розтягуючи його), тоді як бічний тиск у випробувальній камері 7 поступово підвищують. Завдяки конструкції стабілометра стає можливим здійснити будь-яке по жорсткості навантаження і розвантаження зразка при їх довільних поєднаннях в часі і при довільному об'ємному напруженому стані, задаючи програму режиму навантаження в комп'ютері у вигляді функцій g13 = f (s1,s 3 ); dg dt = f (t ) ; 13 = f (t ) і інших dt dt де g13, τ13 - дотичні деформація і напруга; σ1, σ3 , - нормальна напруга в зразку t - час. Контроль ступеня навантаження зразка проводять по показнику навантаження Н, рівного похідній Н=dσ1/dεi інтенсивності напруги σi по інтенсивності деформа 5 39480 цій εi. При цьому виявляється можливим на діаграмах «напруга-деформація» (σ - ε) більшість характерних станів матеріалу в різних стадіях навантаження. Жорсткий режим навантаження (наприклад · g = Const ) дозволяє встановити закономірності процесів руйнування матеріалу в позамежному стані деформації, що грає важливу роль при оцінці стану різних конструкцій. Так, в завданнях гірської геомеханіки (гірничий тиск, стійкість бортів кар'єрів, обвали і зсуви ґрунтів, деформація фундаментів будівель і споруд) позамежні стани масиву порід і ґрунтів є передвісниками аварій і катастроф. Спрощена компоновка всього комплексу вимірювань, заснованих на запропонованому стабілометрі дозволяє проводити складні і тривалі випробування матеріалів в автоматичному режимі і з великою точністю, виключаючи вплив «людського» чинника на отримання об'єктивних експериментальних даних. Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 6 Завдяки використанню як джерело тиску балона із стислим повітрям випробувальний комплекс, заснований на стабілометрі, стає мобільним і доступним для використання навіть польовими лабораторіями. При цьому із-за малих питомих витрат стислого повітря одного стандартного балона стислого повітря виявляється достатнім для виконання сотень випробувань. Таким чином, завдання розробити стабілометр SHL для механічних випробувань матеріалів, який дозволяє проводити випробування в довільних режимах навантаження, за заздалегідь заданою програмою з автоматичним керуванням випробувальним комплексом при обробці результатів в реальному режимі часу можна вважати виконаним. Стабілометр забезпечує спрощене і економне енергозабезпечення, має компактну та просту конструкцію, дає можливість використання в пересувни х польових лабораторіях. Такий випробувальний комплекс здатний замінити громіздке, дороге, малоінформативне пресове устаткування в численних випробувальних лабораторіях. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601