Устройство для испытаний на послойное скалывание
DEVICE FOR TESTING FOR LAYER-BY-LAYER CHIPPING

Устройство относится к области производства строительных конструкций.
Известно приспособление для испытаний на послойное скалывание по ГОСТ 25884-83, которое состоит из основания приспособления, на котором установлены опора и прижимной винт. При испытаниях приспособление устанавливается на нижнюю опорную плиту пресса, а пуансон закрепляется на верхней подвижной плите пресса.
Недостатком данных приспособлений является то, что они позволяют только консольное закрепление контрольного образца, а это при приложении нагрузки приводит к перекосам скалываемой части образца относительно пуансона, появлению силы отрыва в образце.
Низкая точность измерений обусловлена погрешностью в связи с отсутствием процесса чистого скалывания.
Известно устройство для испытаний на послойное скалывание (см патент РФ №2285250 МПК G01 N 3/00; G01 N 19/04, опубл. 10.10.2006, Бюл №28) состоящее из основания приспособления, пуансона, опоры, прижимного винта, синхронизатора усилий, пяты, прижима из двух частей, с которыми связан синхронизатор усилия, причем опора имеет отверстие прямоугольной формы, размеры которого соотносятся с размерами скалываемой доли контрольного образца, как a=1,1с; b=1,1d; где a и b - длина и ширина отверстия; с и d - длина и ширина скалываемой части контрольного образца.
Недостатком является снижение точности измерений при длительной эксплуатации из-за рассеивания напряжений от усилия «Р» пресса. На поверхности пуансона по линии контакта с долей скалывания контрольного образца, что приводит к неравномерности распределения нагрузки и, как следствие, невозможности частого скалывания.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение нормированной точности измерения при длительной эксплуатации путем равномерного распределения усилия «Р» пресса на поверхности пуансона по линии контакта со скалываемой долей контрольного образца, за счет выполнения её в виде циклоиды как брахистохрона.
Технический результат по обеспечению нормированной точности измерений при длительной эксплуатации достигается тем, что устройство для испытаний на послойное скалывание состоит из основания приспособления, пуансона, опоры, прижимного винта, синхронизатора усилий, пяты, прижима из двух частей, с которыми связан синхронизатор усилия, причем опора имеет отверстие прямоугольной формы, размеры которого соотносятся с размерами скалываемой доли контрольного образца, как a=1,1с; b=1,1d; где a и b – длина и ширина отверстия; с и d – длина и ширина скалываемой части контрольного образца, при этом, линия контакта поверхности пуансона со скалываемой долей контрольного образца выполнена по циклоиде как брахистохрона.
На фиг.1 изображено устройство для испытаний на послойное скалывание с контрольным образцом; на фиг. 2 – вид А-А по фиг.1; на фиг. 3 – линия в виде циклоиды как брахистохрона контакта поверхности пуансона со скалываемой долей контрольного образца.
Устройство для испытаний на послойное скалывание включает опору 1 с двумя частями прижима 2, которые с одинаковыми усилиями «F» уравновешиваются синхронизаторами 3. Пята 4 расположена в створе прямоугольного отверстия опоры 1, размеры которого соотносятся с размерами скалываемой доли контрольного образца, как a=1,1с; b=1,1d; где a и b – длина и ширина отверстия; с и d – длина и ширина скалываемой части контрольного образца, контрольный образец 5 размещен на опоре 1, так чтобы скалываемая доля 6 находилась под пятой 4 и закреплялась двумя прижимами 2. Пуансон 7 поверхностью 8 контактирует по линии 9 выполненной циклоидой как брахистохрона 10 со скалываемой долей 6 контрольного образца 5.
Устройство для испытаний на послойное скалывание работает следующим образом.
Использование произвольного профиля поверхности 8 пуансона 7 контакта по линии 9 наиболее распространенной в настоящее время в виде дуги окружности, приводит к тому, что усилие «Р» пресса от начальной точки контакта «А» линии 9 к конечной её точки «В» происходит замедленно и неравномерно, вследствие затухания напряжений, при изменяющейся скорости распределения силового воздействия (см., например, Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика, М.: Наука, 2014.-401 с., ил.).
В результате неравномерного распространения усилия «Р» от пресса, возникают условия хаотичного появления воздействий от поверхности 8 пуансона 7 по линии 9 контакта с долей 6 скалывания, которые способствуют наличию усилий отрыва и, как следствие, снижению точности измерений. Это особенно, проявляется при длительной эксплуатации из-за демонтажных работ по установке на испытания контрольного образца 5 и осуществляемого накопления ранее рассеянных, вследствие медленного распространения по линии 9 контакта, напряжений от усилия «Р» пресса в процессе предыдущего измерения, со скалываемой долей 6 без получения чистого скола.
При выполнении линии 9 контакта со скалываемой долей 6 в виде циклоиды как брахистохроны, устройство устанавливается на опорную плиту пресса так, чтобы пята 4, соединенная с пуансоном, находилась в створе прямоугольного отверстия опоры 1, размеры которого соотносятся с размерами скалываемой доли контрольного образца, как a=1,1с;  b=1,1d; где a и b – длина и ширина отверстия; с и d – длина и ширина скалываемой части контрольного образца. Контрольный образец 5 устанавливается на опору 1 так, чтобы скалываемая доля его находилась под пятой 4 и прижимается двумя частями прижима 2 с одинаковыми усилиями «F». Усилия «F» уравниваются синхронизатором усилия 3.
Усилие «Р» от пресса с ускоренной скоростью волнового движения по линии 9 от начальной точки «А» соприкосновения со скалываемой долей 6 до конечной точки «В» поверхности 8 пуансона 7 перемещается с равномерным полем напряжения (см., например стр. 802, Замечательные кривые. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. Издание шестое, дополненное и исправленное. М Наука 1969 г. 872с. ил.).
В результате, при длительной эксплуатации устройства не осуществляется накопление остаточных напряжений из-за медленного перемещения усилий «Р» по линии 9, выполненной в виде циклоиды как брахистохрона, и происходит скалывание доли 6 контрольного образца 5 по двум плоскостям «Х» и «Y», без перекосов, а следовательно и без дополнительно возникающих от предыдущих испытаний усилий отрыва, т.е. достигается чистый скол и как, следствие, обеспечивается поддержание нормативных параметров точности измерений.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что обеспечивается нормированная точность измерений при длительной эксплуатации устройства для испытаний на послойное скалывание доли контрольного образца за счет равномерности ускоренного распространения напряжений от усилия «Р» пресса через поверхность пуансона по линии контакта со скалываемой долей, путем выполнения её в виде циклоиды как брахистохрона.