СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ПРИ СЖАТИИ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ И КРАТКОВРЕМЕННУЮ НАГРУЗКУ
METHOD TO TEST SAMPLES DURING COMPRESSION FOR LONG-TERM AND SHORT-TERM LOAD

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств.
Известен способ испытания образцов, при котором два образца для испытания размещают между тремя траверсами, одна из которых имеет возможность перемещения, снабжена опорным шаром и является промежуточной, после чего при помощи нагружающей системы, включающей герметичную эластичную камеру, производят нагружение образцов. /А.с. 1608490 СССР, МКИ 5 G01N 3/10. Установка для испытаний образцов на длительную прочность при сжатии / Мурашкин Е.В., Сеськин И.Е. (СССР); Куйбыш. ин-т инженеров железнодор. транспорта - №4617515/25-28; заявл. 08.12.88; опубл. 23.11.90, Бюл. №43/. Принят за прототип.
Недостатком этого способа является быстрая изнашиваемость эластичной камеры и, как следствие, возникновение недопустимых погрешностей в результатах проводимых испытаний и проблем в оценке нагрузки и ползучести образцов. Другим недостатком установки является невозможность проведения испытания одного образца.
Сущностью изобретения является повышение достоверности результатов испытаний, увеличение срока службы и надежности установки для испытаний, а также увеличение ее эксплуатационных возможностей.
При проведении испытаний эластичные камеры, выполненные из специальной качественной резины, позволяют осуществлять значительные перемещения поршня (до 20 мм.) без потери герметичности. Это значит, что при длине 2-х испытываемых образцов в 400×2=800 мм, относительные деформации, создаваемые установкой с эластичной камерой, составят 2,5%.
Но для испытания таких материалов, как бетон, камень естественных пород, кирпич, керамические материалы, стекло и т.д., достаточно обеспечить относительные деформации всего до 0,1%, при этом абсолютные перемещения не будут превышать 1 мм. Требуемые абсолютные деформации можно получить, применив для изготовления герметичной камеры упругий материал - металл, углепластик и т.п.
Техническим результатом изобретения является повышение достоверности результатов испытаний.
Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе испытания образца при сжатии на длительную и кратковременную нагрузку, при котором один образец устанавливают между нижней и промежуточной траверсой с опорным шаром, имеющей возможность перемещения, другой - между промежуточной и верхней траверсой, при этом траверсы закрепляют на штангах при помощи гаек, затем производят нагружение образцов посредством герметичной камеры, расположенной под поршнем в цилиндрической полости нижней траверсы и сообщенной с источником давления, особенностью является то, что перед началом испытаний на штангах между верхней траверсой и гайками устанавливают упорные подшипники, а нагружение образцов производят посредством герметичной камеры в виде металлического сильфона.
На чертежах представлено: на фигуре 1 изображен продольный разрез установки для испытания, где приняты следующие обозначения: штанга 1, нижняя траверса 2, верхняя траверса 3, промежуточная траверса 4, опорный шар 5, образец 6, цилиндрическая полость 7, металлическая камера 8, патрубок 9, поршень 10, ограничительное кольцо 11, гайка 12, упорный подшипник 13, металлические пластины 14; на фигуре 2 - поперечное сечение установки, где показаны: штанга 1, образец 6 и промежуточная траверса 4.
Установка содержит четыре силовые штанги 1, закрепленные на штангах нижнюю траверсу 2, верхнюю траверсу 3 и промежуточную траверсу 4 с опорным шаром 5, нагружающую систему, включающую поршень 10, предназначенный для нагружения испытываемых образцов 6 и расположенный в цилиндрической полости 7, выполненной в нижней траверсе 2, герметичную металлическую камеру 8 в виде сильфона с упруго деформируемой верхней стенкой, установленную под поршнем 10 и сообщенную при помощи патрубка 9 с источником давления среды (не показан), ограничительное кольцо 11, закрепленное на нижней траверсе 2 и предназначенное для предохранения металлической камеры 8 от чрезмерного растяжения при разрушении хотя бы одного из испытуемых образцов 6. Промежуточная траверса 4 установлена на штангах 1 между нижней траверсой 2 и верхней траверсой 3 с возможностью перемещения и предназначена для фиксации центрального положения опорного шара 5. Опорный шар 5 служит для передачи нагрузки от одного образца 6 к другому при одновременном испытании двух образцов 6. Для равномерной передачи нагрузки на испытуемые образцы 6 на их торцы устанавливаются металлические пластины 14. Упорные подшипники 13 позволяют улучшить условия центровки образцов 6, выбрать холостой ход и осуществить существенное предварительное нагружение образцов 6 посредством закручивания гаек 12.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Подготовленные к испытаниям образцы 6 с металлическими пластинами 14 устанавливают для испытаний согласно схеме, приведенной на чертеже. С помощью гаек 12 образцы 6 закрепляют без зазора между нижней траверсой 2 и верхней траверсой 3. После закрепления испытываемых образцов 6 в металлическую камеру 8 по патрубку 9 подают рабочую жидкость под давлением, создавая необходимое усилие в образцах 6. Контроль над нагрузкой на испытываемые образцы 6 осуществляют по давлению жидкости с использованием заранее установленной тарировочной зависимости и с применением динамометрических средств, устанавливаемых между траверсами и образцами 6 или на штангах 1. Металлическая камера 8, упруго деформируясь под действием закачиваемой в нее жидкости, передает нагрузку посредством поршня 10 на испытываемые образцы 6 и верхнюю траверсу 3, закрепленную на штангах 1. Ограничительное кольцо 11 ограничивает максимальное перемещение поршня 10. Промежуточная траверса 4 ограничивает перемещение опорного шара 5 перпендикулярно действию усилия сжатия, исключая нарушение центровки усилия. При необходимости, упорные подшипники 13, снижая трение, позволяют закручиванием гаек 12 осуществить испытание образцов на сжатие без дополнительного нагнетания жидкости в металлическую камеру 8.
Преимущества предложенного технического решения:
- применение герметичной металлической камеры с упругодеформируемой верхней стенкой вместо камеры из эластичного материала позволяет обеспечить большую надежность эксплуатации установки при различных схемах нагружения образцов, в том числе и при длительных испытаниях на ползучесть, и получать более достоверные результаты испытаний;
- изготовление герметичной металлической камеры значительно проще и экономически выгоднее изготовления и применения камеры из эластичного материала;
- применение упорных подшипников позволяет улучшить условия центровки образцов, выбрать холостой ход и осуществить существенное предварительное нагружение образцов;
- наличие упорных подшипников дает возможность, в некоторых случаях, создать посредством закручивания гаек дополнительную нагрузку и проводить испытания образцов на сжатие без нагнетания жидкости в металлическую камеру.