УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ НА ПРОЧНОСТЬ

Предлагаемая полезная модель относится к области испытания образцов цилиндрической формы из слоистых композиционных материалов на прочность.
Известно устройство для испытания труб на сжатие, содержащее гибкие элементы, узлы крепления концов гибких элементов (см. SU №488114.G01N 3/08, 15.01.1975).
Однако, при использовании известного устройства невозможно создать большие сжимающие нагрузки гибкими элементами, охватывающими испытуемую трубу, что не позволяет оценить прочность стальных или толстых композиционных труб.
Известно устройство для испытания цилиндрических и конических труб на сжатие, содержащее гибкий элемент, предназначенный для охвата первой половины поверхности трубы таким образом, что его концы, закрепленные в одном из захватов испытательной машины, направлены по касательной к направляющей цилиндрической поверхности трубы (см. SU №1180744, G01N 3/08, БИ №35, 1985).
Недостатком известного устройства является невозможность создания по всей толщине отрезка трубы равномерных сжимающих напряжений, что снижает точность оценки прочности материала трубы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой полезной модели является устройство для испытания образцов цилиндрической формы на прочность, содержащее нагружающее устройство и стальное кольцо. Нагружающее устройство представляет собой разрезную втулку с осевыми прорезями, разделяющими устройство на отдельные лепестки, каждый из которых имеет кольцевой выступ. В нижнем конце осевых прорезей выполнены отверстия. Поверхности контакта - внутренняя поверхность стального кольца и внешняя поверхность нагружающего устройства выполнены коническими и шлифованными. Внешняя поверхность стального кольца выполнена цилиндрической (см. RU №105450 U1, G01N 3/00, 10.06.2011 г.).
Однако, при использовании известного устройства, принятого за прототип, невозможно отследить весь процесс испытания образца, процесс его разрушения и момент разрушения образца. При испытании на стальное кольцо сверху давят прессом, который и не дает возможности наблюдать процесс разрушения от момента давления на него и до момента начала разрушения.
Таким образом, техническим результатом заявляемой полезной модели является возможность визуального наблюдения за процессом разрушения образца, точное установление момента разрушения его, исключение концентраций напряжения, повышение прочности устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для испытания образцов цилиндрической формы на прочность, содержащем стальное кольцо и нагружающее устройство, представляющее собой разрезную втулку в виде усеченного конуса с осевыми прорезями, разделяющими устройство на отдельные лепестки, имеющие кольцевой выступ, в нижнем конце осевых прорезей выполнены отверстия, при этом поверхности контакта - внутренняя поверхность стального кольца и внешняя поверхность нагружающего устройства выполнены коническими и шлифованными, согласно полезной модели конусная втулка расположена меньшим основанием вниз, переходящим в хвостовик цилиндрической формы, соединенный с крепежным болтом, в хвостовике выполнены три отверстия прямоугольной формы, переходящие в осевые прорези, при этом лепестки при виде сверху выполнены в форме диска с отверстием в центре, разделенного на три части осевыми прорезями.
Отличительными признаками заявляемого устройства по сравнению с прототипом являются наличие новых конструктивных элементов, а именно хвостовика и крепежного болта, а также новая форма выполнения известных конструктивных элементов, а именно лепестков в форме диска с отверстием в центре, отверстий прямоугольной формы в хвостовике, а также конусной втулки. Кроме того, выполнены по три лепестка, прорезей, отверстия.
При выполнении конусной втулки меньшим основанием вниз стальное кольцо надевают на нее снизу вверх. А наличие в заявляемом устройстве хвостовика и крепежного болта способствует перемещению устройства вниз, которое обеспечивает перемещение кольца снизу вверх по нагружающему устройству, в котором установлен испытуемый образец. Происходит сжатие лепестков, которые создают радиальное давление по всей толщине материала образца. При этом идет визуальное наблюдение за процессом разрушения образца, точное установление момента разрушения образца, что очень важно для проведения научно-исследовательских работ.
Выполнение трех лепестков в форме диска с отверстием в центре создает более прочные сжимающие усилия на образец, повышает прочность устройства. Выполнение отверстий в хвостовике прямоугольной формы обеспечивают равномерность создания давления на образец, исключение концентраций напряжения.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство, на фиг.2 - устройство в рабочем состоянии.
Устройство для испытания образцов цилиндрической формы на прочность содержит нагружающее устройство 1, стальное кольцо 2. Нагружающее устройство 1 представляет собой разрезную втулку в виде усеченного конуса с осевыми прорезями 3, разделяющими устройство на три лепестка 4, имеющих кольцевой выступ 5 (см. фиг..1). Конусная втулка расположена меньшим основанием вниз, переходящим в хвостовик 6 цилиндрической формы, соединенный с крепежным болтом 7. В хвостовике 6 выполнены три отверстия 8 прямоугольной формы, переходящие в осевые прорези 3. Лепестки 4 при виде сверху выполнены в форме диска с отверстием 8 в центре, разделенного на три части осевыми прорезями 3. Поверхности контакта - внутренняя поверхность стального кольца 2 и внешняя поверхность нагружающего устройства 1 выполнены коническими и шлифованными. Внешняя поверхность стального кольца 2 выполнена цилиндрической.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Образец цилиндрической формы вставляют в нагружающее устройство 1 и устанавливают на последнее стальное кольцо 2. За счет выполнения поверхностей контакта коническими и шлифованными обеспечивается равномерное сжатие образца лепестками 4 нагружающего устройства 1. Хвостовик 6 устройства вставляют в отверстие неподвижной опоры 9, при этом нагружающее устройство 1 и кольцо 2 остаются наверху опоры 9 (см. фиг.2). Нижний конец хвостовика 6 устанавливают в отверстие подвижной траверсы 10, после чего в это отверстие с нижней стороны траверсы 10 вставляют крепежный болт 7 и закрепляют к хвостовику 6. При движении траверсы 10 вниз кольцо 2, расположенное на неподвижной опоре 9, начинает сдавливаться снизу вверх, происходит сжатие лепестков 4 в радиальном направлении. Так как нагружающее устройство 1 с образцом и кольцом 2 находятся наверху опоры 9, то весь процесс отслоения, разрушения образца можно проследить, снять на видеокамеру, точно установить момент разрушения образца.