УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПОЛЗУЧЕСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к средствам обучения, в частности к устройствам для механических испытаний полимерных композиционных материалов и может быть использовано в учебном процессе для демонстрации явления ползучести и для технической диагностики объекта подвергающегося нагружению при испытаниях на растяжение, а также для испытания на длительную прочность полимерных композиционных материалов с учетом влияния температуры
Известен учебный прибор для демонстрации объемной ползучести материалов, содержащий емкость с жидкостью, средство для изменения давления в емкости, состоящее из баллона со сжатым воздухом и вытеснителя, заправленного жидкостью другого цвета, сменный образец из низкомодульного материала, расположенный в емкости, капиллярную трубку с манометром, связанную с емкостью и средством для измерения давления, линейку для измерения столбца жидкости в капиллярной трубке, сменный образец помещен в тонкую эластичную герметичную оболочку, емкость с жидкостью размещена в дополнительной емкости, заполненной такой же жидкостью, дополнительная емкость связана через дополнительную капиллярную трубку со средством для измерения давления, причем объемы жидкостей в емкостях одинаковы (Патент RU №65673, 2007).
Известен нагружающий механизм установки для испытания образцов материалов на ползучесть и длительную прочность, содержащий верхний и нижний захваты для образца, рычажное нагружающее устройство со штангой и поддоном для груза, связанное с верхним захватом, содержит каркас, установленный на основании, три нижних захвата, прикрепленных к нижней части каркаса, и три верхних захвата, соединенных с двумя промежуточными балками, которые через четыре тяги соединены с третьей балкой, которая с помощью двух тяг соединена с нижним рычагом, посредством рамки и призмы, закрепленной в пазу нижнего рычага, который одним концом через призму соединен с каркасом, а другим через призму и рамку соединен с тягой, с изменяющейся длиной, имеющей рамку и с другого конца, опирающуюся на призму, закрепленную в пазу верхнего рычага, опирающегося на каркас, на другом конце верхнего рычага закреплена призма, на которую опирается рамка, с которой соединена штанга с поддоном для грузов, причем образцы шарнирно соединены с нижними и верхними захватами, а тяги имеют на обоих концах цилиндрические шарниры (Патент RU №2257562, 2005).
Известна установка для испытания материалов на длительную прочность, содержащая станину, траверсы, активный и пассивный захваты образца, рычажный нагружающий механизм, связанный с пассивным захватом, механизм поддержания постоянной нагрузки, включающий связанный с активным захватом ходовой винт и соединенный с ним привод его перемещения, выполненный в виде установленного на станине гидроцилиндра соосно ходовому винту, снабженному двумя гайками, одна из которых связана с неподвижной траверсой, другая - с приводом его перемещения, блоками и перекинутыми через них соответствующими гибкими тягами с грузом, а на боковых поверхностях каждой из гаек выполнены кольцевые проточки для намотки соответствующих гибких тяг, между активным захватом и связанным с ним ходовым винтом установлены дополнительные активный и пассивный захваты, причем дополнительный активный захват соединен с ходовым винтом, а дополнительный пассивный захват соединен с активным захватом образца с помощью винта с гайкой, между которой и активным захватом образца расположена неподвижная траверса, между дополнительными захватами установлен динамометр с возможностью его снятия без разгрузки испытуемого образца (Патент RU №2164345, 2001).
Наиболее близким по технической сущности решением является установка для испытания на длительную прочность однонаправленных полимерных композиционных материалов, содержащая станину, активный и пассивный захваты образца, рычажный нагружающий механизм, установленный на станине гидроцилиндр, датчик перемещений, установленный между захватами, датчик усилий, размещенный между активным захватом и одним концом рычажного нагружающего механизма, другой конец которого шарнирно связан с гидроцилиндром, шлейфовый осциллограф, соединенный с датчиками перемещений и усилий, а пассивный захват соединен с грузом (Патент на полезную модель RU №80572, 2009).
Недостатком является то, что при статических испытаниях на длительную прочность невозможно учесть влияние температуры при нагружении.
Задачей полезной модели является расширение демонстрационных возможностей за счет наглядного показа явления ползучести и влияние на него действий температурного режима для образцов полимерных композиционных материалов при нагружении.
Сущность полезной модели заключается в том, что в учебном приборе для демонстрации ползучести полимерных композиционных материалов, содержащей станину, образец, активный и пассивный захваты образца, нагружающий механизм, установленный на станине, датчик перемещений, пассивный захват соединен с грузом, образец размещен внутри трубы, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой, и на них закреплен нагревательный элемент, связанный с блоком автоматического поддержания температуры.
Новизна заключаются в том, что образец размещен внутри трубы, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой, и на них закреплен нагревательный элемент, связанный с блоком автоматического поддержания температуры.
Анализ известных технических решений в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На фигуре изображен общий вид учебного прибора для демонстрации ползучести полимерных композиционных материалов. Установка содержит станину 1, пассивный 2 и активный 3 захваты для образца 4 испытуемого материала, нагружающий механизм 5 с грузом 6, связанный с пассивным захватом 2. Образец 4 размещен внутри трубы 7, стенки которой покрыты изнутри алюминиевой фольгой 8, и на них закреплен нагревательный элемент 9, связанный с блоком автоматического поддержания температуры 10. Между захватами 2 и 3 установлен датчик перемещений 11.
Учебный прибор работает следующим образом. Образец 4 испытуемого материала из полимерных композиционных материалов пропускают внутри трубы 7 и помещают в захваты 2 и 3. Нагружают механизм 5 грузом 6, связанный с пассивным захватом 2. В зависимости от массы груза 6 время проведения эксперимента будет различным и фиксироваться устройством для измерения времени. Параллельно с образцом 4 устанавливается датчик перемещений И. Регулярно, через определенные интервалы времени, снимаются показания. При достижении предела длительной прочности образца полимерного композиционного материала происходит его разрушение.
Образец 4 испытуемого материала из полимерных композиционных материалов пропускают внутри трубы 7 и помещают в захваты 2 и 3. Нагружают механизм 5 грузом 6, связанный с пассивным захватом 2. В зависимости от массы груза 6 время проведения эксперимента будет различным и фиксироваться устройством для измерения времени. Торцы трубы 7 герметизируют и теплоизолируют. На блоке автоматического поддержания температуры 10 выставляют необходимые интервалы поддержания температуры и подают напряжение на нагревательный элемент 9, закрепленный внутри трубы 7. Параллельно с образцом 4 устанавливается датчик перемещений 11. Регулярно, через определенные интервалы времени, снимаются показания. При достижении предела длительной прочности образца полимерного композиционного материала происходит его разрушение. По полученным результатам сравнивают пределы длительной прочности образца без и с учетом влияния температуры при нагружении.
Полезная модель позволяет расширить демонстрационные возможности за счет наглядного показа явления ползучести. Например, если в качестве испытуемого полимерного композиционного материала взять электрический кембрик и определенную массу груза 6, время проведения эксперимента до разрушения будет минимально. А при использовании нагревательного элемента 9 наглядно демонстрируется влияние действий температурного режима для образцов полимерных композиционных материалов при нагружении до разрушения за счет уменьшения времени проведения эксперимента.