Пристрій для випробування зразків листових матеріалів на розтягання

Реферат: UA 107298 U UA 107298 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі випробувальної техніки і може бути використана для випробування зразків листових металів на розтягання. Відомо пристрій для випробування металевих зразків на розтягання [Высокоскоростная деформация армко-железа A.M. Врагов, А.К. Ломунов, И.В. Сергеичев. Научноисследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Россия, А.В. Петровцев Российский федеральный ядерный центр Всероссийский НИИ технической физики им. акад. Е.И. Забабахина, Россия електронный ресурс http://www.vniitf.ru/rig/konfer/6zst/dokl/sec5/15.pdf], що складається зі стрижня Гопкінсона, який розділено на опорний та навантажувальний стрижні, та металевого зразка, який виконано у вигляді циліндра й закріплено між стрижнями за допомогою різьби, яку зроблено на його торцях. Опорний стрижень має вільний задній торець, а зразок оточений розрізним або суцільним кільцем, що має високу межу плинності. На навантажувальний стрижень через кільце передається зусилля прямого удару від ударника пристрою, який реалізує, наприклад, метод Кольського. Ознаки, що збігаються з ознаками корисної моделі, що заявляється, такі: - стрижень Гопкінсона, який розділено на опорний та навантажувальний стрижні; - металевий зразок. Причина, що перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є така. Під час проведення випробування на розтягання на даному пристрої на етапі стиснення стрижнів від удару ударника, при проходженні хвилі через контакт "кільце-стрижні" формуються хвилі, що створюють напруження вигину в опорному та навантажувальному стрижнях, які спотворюють результати випробувань на етапі розтягання листового металевого зразка. Як прототип прийнято пристрій для випробування металевих листових зразків на розтягання [Salisbury С, Worswick M.J., Mayer R. High rate constitutive modeling of aluminium alloy tube. Journal de Physique IV, Vol. 134 (2006), pp.43-48.], що складається зі стрижня Гопкінсона, який розділено на розташовані співвісно опорний та навантажувальний стрижні, між робочими торцями яких встановлено листовий металевий зразок, та ударника, який виконано у вигляді порожнистого циліндра й встановлено на навантажувальному стрижні. Навантажувальний стрижень має гребінь. На навантажувальний стрижень через гребінь передається зусилля прямого удару від ударника, який прискорюється спеціальним пристроєм, що викликає розтягнення навантажувального стрижня і листового металевого зразка. Ознаки, що збігаються з ознаками корисної моделі, що заявляється, такі: - стрижень Гопкінсона, який розділено на розташовані співвісно опорний та навантажувальний стрижні; - листовий металевий зразок, який встановлено між робочими торцями стрижнів. Причина, що перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є така. Під час проведення випробування на розтягання на даному пристрої на етапі розтягання стрижнів ударником через гребінь в навантажувальному стержні створюються напруження вигину, які спотворюють результати випробувань на етапі розтягання зразка і за рахунок цього не отримують точні дані для побудови діаграм динамічної деформації на розтягання. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою для випробування зразків листових матеріалів на розтягання шляхом зміни конструкції опорного та навантажувального стрижнів, що дозволить зменшити вплив напруження вигину в навантажувальному та опорному стрижнях у процесі динамічного навантаження листового металевого зразка, та за рахунок цього одержати дані з меншими похибками для побудови діаграм динамічної деформації на розтягання, а також спростити процес випробування різних видів листових металів на розтягання. Суть корисної моделі, що заявляється, полягає в тому, що у пристрої для випробування зразків листових матеріалів на розтягання, що складається зі стрижня Гопкінсона, який розділено на розташовані співвісно опорний та навантажувальний стрижні, між робочими торцями яких встановлено листовий металевий зразок, згідно з корисною моделлю, опорний та навантажувальний стрижні з боку робочих торців виконано зі зрізаними уздовж площини горизонтальної осі частинами, у навантажувальному стрижні - верхньою, а у опорному нижньою, довжину зрізаних частин L визначають за залежністю 13  l  L  15l , де l - довжина , , листового металевого зразка, причому нижня частина навантажувального та верхня частина опорного стрижнів встановлені одна над іншою, а листовий металевий зразок розміщено і закріплено в площині між цими частинами стрижнів. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, та очікуваним технічним результатом, необхідно відзначити таке. 1 UA 107298 U Ознака "опорний та навантажувальний стрижні з боку робочих торців виконано зі зрізаними уздовж площини горизонтальної осі частинами, у навантажувальному стрижні - верхньою, а у опорному - нижньою, довжину зрізаних частин L визначають за залежністю 13  l  L  15l , де , , 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 l - довжина листового металевого зразка, причому нижня частина навантажувального та верхня частина опорного стрижнів встановлені одна над іншою, а листовий металевий зразок розміщено і закріплено в площині між цими частинами стрижнів" дозволить зменшити вплив напруження вигину в навантажувальному і опорному стержнях в процесі динамічного навантаження листового металевого зразка, та за рахунок цього одержати дані з меншими похибками для побудови діаграм динамічної деформації на розтягання, а також спростити процес випробування різних видів листових металів на розтягання. Довжина зрізаних частин L , яку визначають за залежністю, є оптимальною для проведення випробування зразка листового матеріалу на розтягання до моменту розривання без ушкодження стрижнів. Випробування зразків на розтягання за допомогою цього пристрою дозволяє звести до мінімуму вплив напруження вигину в навантажувальному та опорному стрижнях за рахунок розміщення листового металевого зразка в площині між нижньою частиною навантажувального та верхньою частиною опорного стрижнів, поблизу їх осей. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено повздовжній розріз пристрою для випробування зразків листових матеріалів на розтягання. Пристрій для випробування зразків листових матеріалів на розтягання, складається зі стрижня Гопкінсона, який розділено на розташовані співвісно опорний 1 та навантажувальний 2 стрижні, між робочими торцями яких встановлено листовий металевий зразок 3. Опорний 1 та навантажувальний 2 стрижні з боку робочих торців виконано зі зрізаними уздовж площини горизонтальної осі частинами, у навантажувальному стрижні 2 - верхньою, а у опорному 1 нижньою. Довжину зрізаних частин L визначають за залежністю 13  l  L  15l , де l - довжина , , листового металевого зразка 3. Нижня частина навантажувального 2 та верхня частина опорного 1 стрижнів встановлені одна над іншою. Листовий металевий зразок 3 розміщено і закріплено в площині між цими частинами стрижнів за допомогою болтових з'єднань 4 та 5 відповідно. На вертикальних поверхнях зрізів нижньої частини навантажувального 2 та верхньої частини опорного 1 стрижнів закріплено полімерні прокладки 6 для демпфірування співударяння торців стрижнів 1 та 2 після розриву зразка 3. Пристрій працює таким чином. Попередньо підготовлюють випробувальний зразок 3 із листового металу, який виконують у вигляді пластини з вузькою середньою частиною, ширина якої менше за ширину пластини більше, ніж у 6 разів, а на торцях пластини виконано отвори для кріплення зразка до стрижнів. Нижню частину навантажувального 2 та верхню частину опорного 1 стрижнів встановлюють одна над іншою, а листовий металевий зразок 3 розміщують у площині між цими частинами стрижнів, закріплюють за допомогою болтових з'єднань 4 та 5 до стрижнів. Ударник пристрою (на кресленні не показаний) ударяє по навантажувальному стрижню 2. Зусилля від навантажувального стрижня 2 через болтове з'єднання 4 передається на листовий металевий зразок 3 та на опорний стрижень 1 через болтове з'єднання 5. Відбувається розтягання вузької середньої частини металевого зразка 3, яке призводить до розривання зразка 3. У процесі розтягання фіксують динамічні деформації зразка листового металу на розтягання за допомогою спеціальної апаратури (на кресленні не показано) і одержують дані для побудови діаграм динамічної деформації на розтягання. Для проведення випробувань зразка на розтягання з іншого листового металу пристрій розбирають та замінюють зразок 3. Використання такого пристрою дає можливість зменшити вплив напруження вигину в навантажувальному та опорному стержнях в процесі динамічного навантаження листового металевого зразка і за рахунок цього одержати дані з меншими похибками для побудови діаграм динамічної деформації на розтягання, а також спростити процес випробування різних видів листових металів на розтягання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Пристрій для випробування зразків листових матеріалів на розтягання, що складається зі стрижня Гопкінсона, який розділено на розташовані співвісно опорний та навантажувальний стрижні, між робочими торцями яких встановлено листовий металевий зразок, який відрізняється тим, що опорний та навантажувальний стрижні з боку робочих торців виконано зі 2 UA 107298 U 5 зрізаними уздовж площини горизонтальної осі частинами, у навантажувальному стрижні верхньою, а у опорному - нижньою, довжину зрізаних частин L визначають за залежністю 1,3  l  L  1,5  l , де l - довжина листового металевого зразка, причому нижня частина навантажувального та верхня частина опорного стрижнів встановлені одна над іншою, а листовий металевий зразок розміщено і закріплено в площині між цими частинами стрижнів. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3