Способ определения механических характеристик материала при растяжении

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси(72) Автор Шилько Сергей Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси(57) Способ определения механических характеристик материала при растяжении на основе проведения испытаний, заключающихся в деформировании и разрушении кольцевого образца приложением давления на его внутреннюю поверхность путем сжатия контактирующей с ней рабочей среды, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды используют вязкопластичный эластомер.(56) Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. - Москва Химия, 1975. - С. 205-220.2040784 1, 1995.3693424 , 1972.4821577 , 1989. Изобретение относится к механике и материаловедению и может использоваться для определения модуля упругости, предела прочности и текучести при растяжении, в частности хрупких материалов. Известен способ определения механических характеристик материала 1, по которому нагружение кольцевого образца осуществляется гидростатическим давлением жидкости,являющийся прототипом заявляемого изобретения. При использовании жидкости в качестве рабочего тела точность определения механических характеристик повышается в результате радикального уменьшения потерь давления и сил трения, действующих на образец. Ограничения прототипа связаны с применением сложного и дорогостоящего гидравлического оборудования. Кроме того, при использовании указанного способа трудно исключить утечку рабочей жидкости в момент разрушения образца, что подразумевает применение средств защиты персонала, приводит к потере жидкости и загрязнению окружающей среды. 6045 1 Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение обеспечение однородного напряженного состояния образца использование серийного испытательного оборудования обеспечение безопасности и экологичности испытаний повышение эффективности испытаний. Указанный результат достигается тем, что согласно способу определения механических характеристик материала при растяжении на основе проведения испытаний осуществляют деформирование и разрушение кольцевого образца приложением давления на его внутреннюю поверхность путем сжатия контактирующей с ней рабочей среды, в качестве которой используют вязкопластичный эластомер. На рисунке показана схема нагружения образца при помощи известного устройства 2. В соответствии с рисунком, под действием усилия пресса (на рисунке не показан) происходит сближение колец 1, сжимающих вязкопластичный эластомер 2 в замкнутом объеме, образованном кольцевым образцом 3, наружными дисками 4 и внутренним кольцом 5. Возникающее при сжатии эластомера 2 давление передается на внутреннюю поверхность образца 3. Необходимый зазор между наружными дисками 4 обеспечивается дистанционными прокладками 6. Способ был реализован на испытательном стенде -94 для определения механических характеристик полимерных материалов при растяжении-сжатии. В качестве рабочего тела использовали кремнийорганический эластомер, применяемый в амортизаторах удара железнодорожного подвижного состава, вязкость которого стабильна в области низких температур. Испытывались кольцевые образцы из стекла диаметром 35 мм, высотой 10 мм и толщиной 1 мм при варьировании температуры от 20 С до -50 С (охлаждение производилось при помощи жидкого азота). Установлено, что незначительное сопротивление вязкопластичного эластомера деформации сдвига обеспечивает напряженное состояние испытуемого образца, близкое к одноосному, что способствует уточнению определения механических характеристик материала. Вместе с тем, высокая вязкость используемого рабочего тела по сравнению с жидкостями приводит к радикальному снижению его утечки через зазоры сопряжений, позволяя осуществить нагружение образцов на серийных испытательных машинах (прессах) без использования гидравлического оборудования, упростить герметизацию и устранить загрязнение окружающей среды. Сохранение вязкопластичных свойств эластомера в широком интервале температур и скоростей нагружения расширяет область использования предлагаемого способа. Достаточная когезия вязкопластичного эластомера обеспечивает его сплошность при заполнении нагрузочной камеры и проведении испытания, в том числе при низкой температуре. Это также дает возможность повысить эффективность испытаний путем минимизации расхода эластомера и его повторного использования без дополнительной тепловой обработки. Благодаря адгезии эластомера к образцу снижается вероятность разлета осколков в момент разрушения, что способствует безопасному проведению как статических, так и ударных испытаний, в особенности хрупких материалов. Таким образом, применение рабочего тела в виде вязкопластического эластомера обеспечивает повышение точности и эффективности определения механических характеристик материала при растяжении по сравнению с известными способами. Источники информации 1. Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. Изд. 2-е, перераб. - М. Химия, 1975. - С. 246, 177, 205-220. 2. Тарнопольский Ю.М., Розе А.В. Особенности расчета деталей из армированных пластиков. Изд. 2-е, перераб. - Рига Зинатне, 1969. - С. 274, 53-54. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.