ЗАЖИМ К РАЗРЫВНОЙ МАШИНЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НИТЕВИДНЫХ ОБРАЗЦОВ ИЗ МИКРОПЛАСТИКА

Полезная модель относится к технике испытаний микропластиков, в частности к устройствам для механических испытаний микропластиков (нитей, жгутов волокон) и может быть использовано для технической диагностики объекта подвергающегося нагружению при испытаниях на растяжение.
Известен способ крепления протяженных гибких образцов при испытании на растяжение, заключающийся в том, что захватную часть образца размещают между опорными поверхностями клиновых зажимных вкладышей с образованием петли вокруг одного из вкладышей, при испытании образцов из материала с эффектом "память формы", деформируют участок петли образца путем изгиба до перехода его материала в мартенситную фазу, а в качестве зажимных вкладышей используются вкладыши, имеющие волнообразные опорные поверхности (Авторское свидетельство СССР №1280486, кл. G01N 3/04, 1988).
Недостатком известного способа является недостаточная достоверность испытания, так как для удержания образца в процессе его растяжения в губках зажимов необходимо создавать сжимающее усилие, что приводит к нарушению однородного напряженного состояния по длине образца. Кроме того концентрация напряжений в местах крепления образца может привести к преждевременному его разрушению.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели зажим к разрывной машине для испытания текстильных материалов, состоящий из корпуса с пазом для размещения сменных зажимных элементов, неподвижного зажимного элемента, соединенного с корпусом, подвижного зажимного элемента, выполненного с возможностью перемещения в направляющих посредством зажимного винта, подвижный зажимной элемент выполнен удлиненным с противоположной стороны от зоны разрушения образца, причем в его удлиненной
части размещен датчик акустической эмиссии (Патент Российской Федерации №2173843, кл. G01N 3/04, 2001).
Недостатком зажима к разрывной машине для испытания текстильных материалов является то, что, при зажимании образца зажимными элементами, происходит передавливание образца в месте его выхода из зажима, напряженно-деформированное состояние образца существенно меняется, что приводит к увеличению вероятности разрушения образца в месте зажима.
Цель полезной модели - повышение достоверности, расширение возможностей испытаний за счет создания зажимного устройства, позволяющего избежать изменения напряженного деформированного состояния образца в месте выхода из зажимного устройства.
Указанная цель достигается тем, что в зажиме к разрывной машине для испытания нитевидных образцов из микропластика, состоящем из корпуса с пазом для размещения сменных зажимных элементов, неподвижного зажимного элемента, соединенного с корпусом, подвижного зажимного элемента, выполненного с возможностью перемещения в направляющих посредством зажимного винта и удлиненного с противоположной стороны от зоны разрушения образца, зажим укреплен с возможностью поперечного качания, сменный зажимной элемент состоит из корпуса цилиндрической формы, заполненного внутри компаудом, через компауд по оси вращения пропущен образец, закрепленный в верхней части упором, в нижней части - посредством втулки, которая жестко укреплена в компауде и пропущена через отверстие в дне цилиндра, края отверстия, соприкасающиеся с втулкой, выполнены сферическими.
Существенные отличия и новизна заключаются в том, что зажим укреплен с возможностью поперечного качания, сменный зажимной элемент состоит из корпуса цилиндрической формы, заполненного внутри компаудом, через компауд по оси вращения пропущен образец, закрепленный в верхней части упором, в нижней части - посредством втулки, которая жестко укреплена
в компауде и пропущена через отверстие в дне цилиндра, края отверстия, соприкасающиеся с втулкой, выполнены сферическими.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На фиг.1 изображен общий вид установки.
Корпус 1 зажима выполнен в виде скобы, в пазе которой размещают зажимные элементы 2 и 3. Корпус имеет сквозные отверстия для винтов крепления зажимных элементов и сквозное резьбовое отверстие для зажимного винта 4. Зажимные элементы имеют глухие резьбовые отверстия для винтов крепления к корпусу. Зажимной элемент 2 неподвижно соединяют с корпусом с помощью винтов 5 и 6. Зажимной элемент 3 соединяют с корпусом двумя удлиненными винтами 7 и 8, между головкой которых и корпусом зажима располагают спиральные пружины 9, которые обеспечивают возвратное усилие на зажимной элемент, отодвигая его в незажатом состоянии от неподвижного зажимного элемента. Зажимной элемент 3 выполнен удлиненным не менее половины первоначальной длины так, что часть его выступает из корпуса с противоположной стороны от зоны разрушения образца. Между зажимными элементами 2 и 3 устанавливают сменный зажимной элемент с образцом 10 из микропластика. Сменный зажимной элемент состоит из корпуса 11, имеющего внутреннюю полость и дно 12 с отверстием, стенки которого выполнены сферическими, упора 13, компауда 14 и втулки 15, причем упор 13 размещен во внутренней полости и закреплен на конце образца 10, пропущенного через отверстие в дне 12, вся полость между дном 12 и упором 13, площадь сечения которого больше площади отверстия в дне 12 корпуса 11, заполнена компаудом 14, скрепленным с образцом 10 и внутренней поверхностью корпуса 11, а втулка 15, установленная в месте выхода образца 10 из компауда 14и корпуса 11, выполнена из материала, с модулем упругости
меньше модуля упругости материала образца и компауда. Корпус 1 зажима укреплен с возможностью поперечного качания.
Проведение испытания образца на разрывной машине с предлагаемым зажимом осуществляют следующим образом.
Для испытания готовят сменный зажимной элемент. Образец 10 из микропластика пропускают через втулку 15 в отверстие в дне 12, крепят к упору 13, внутреннюю полость корпуса 11 заполняют компаудом 14. Готовый сменный зажимной элемент помещают между зажимными элементами 2 и 3 и крепят жестко двумя удлиненными винтами 7 и 8. Прикладывают растягивающее усилие, которое воспринимается упором 13 и компаудом 14 и распределяется между ними. Причем передача усилия от образца 10 на корпус 11 осуществляется касательными напряжениями в области его взаимодействия с компаудом 14 на боковые стенки и дно 12 корпуса 11, а от упора 13 за счет сжимающих напряжений, возникающих в компауде 14 - на дно 12 корпуса 11 и за счет касательных напряжений - на его боковые стенки. Одновременно регистрируют усилие, прилагаемое к подвесу разрывной машины (устройство контроля усилия на чертеже не показано), перемещение подвижного зажима (устройство контроля перемещения зажима на чертеже не показано). За счет того, что корпус 1 зажима укреплен с возможностью поперечного качания, в образце 10 возбуждают поперечные вынужденные колебания и на резонансном режиме определяют площадь поперечного сечения образца. Осуществляют непрерывное измерение усилия, прилагаемого к подвесу разрывной машины, перемещения подвижного зажима (удлинения образца), а также возбуждая резонансные колебания образца 10 определяют уточненную площадь поперечного сечения образца 10 микропластика. По полученным данным строят диаграмму нагрузка - удлинение образца и по уточненной площади поперечного сечения уточняют напряжения в образце.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить достоверность испытаний и расширить их возможности за счет установки втулки в месте выхода образца из компауда и корпуса, что позволяет
снизить пики касательных напряжений у краев корпуса (Воробей В.В., Сироткин О.С. Соединение конструкций из композиционных материалов. -Л. Машиностроение, 1985. - 168с. на с.24-27) и тем самым предотвратить преждевременное разрушение образца. За счет того, что корпус зажима укреплен с возможностью поперечного качания, в образце без деформаций и разрушения возбуждаются поперечные вынужденные колебания, по которым определяется уточненная площадь поперечного сечения образца, а осуществляя непрерывный одновременный контроль в процессе растяжения до разрушения образца механических параметров (усилие и удлинение), можно повысить достоверность определения физико-механических характеристик однонаправленных пластиков, например, предела прочности.