Результат интеллектуальной деятельности: Стенд для статических испытаний композиционных многослойных материалов (Варианты)

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для проведения статических испытаний композиционных многослойных материалов.

Аналогом модели является установка для испытания образцов на трехосное сжатие, содержащая силовую раму, установленную в ней для размещения образца рабочую камеру со штоком, узлы механического осевого и гидравлического бокового нагружений, и устройство обеспечения постоянного отношения боковой и осевой нагрузок. (Авторское свидетельство SU №1226131 опубл. 23.04.86, МПК G01N 3/10).

Недостатками аналога являются его конструктивные особенности, не предусматривающие механизмов измерения прогиба образца, а также невозможность воспроизведения строго вертикальной нагрузки ввиду рычажной системы нагружения.

Прототипом изобретения является стенд для статических испытаний виброизоляторов (Патент РФ на полезную модель №188124 опубликовано 29.03.2019, МПК G01N 3/08) содержащий раму, подвижную верхнюю опорную плиту и неподвижную нижнюю опорную плиту, устанавливаемую на регулируемые опоры, кронштейны крепления исследуемых виброизоляторов, крепящиеся к опорным плитам и зафиксированные соединителем. Для создания осевого усилия присутствует механизм вертикального нагружения с вертикальным нагружным винтом, а для бокового - механизм горизонтального нагружения, с горизонтальным нагружным винтом и кронштейном регулировки вертикального положения винта. Для измерения усилия, действующего на исследуемые виброизоляторы присутствует силоизмеритель в виде тензодатчика вертикального усилия и тензодатчика горизонтального усилия, а для измерения их деформации используется измеритель перемещения, состоящий из датчика вертикального и горизонтального прогиба, снабженного механизмом вертикальной и горизонтальной регулировки, а также поворотным механизмом. Для перемещения верхней подвижной опорной плиты по строго вертикальной траектории присутствует направляющий механизм, выполненный в виде направляющих стержней.

Недостатком прототипа является ограниченные функциональные возможности его конструкции не позволяющие проводить испытания образцов из композиционных многослойных материалов.

Задачей изобретения является создание конструкции стенда для статических испытаний образцов из композиционных многослойных материалов для исследования их механических и эксплуатационных свойств.

Техническим результатом является создание статических нагрузок сжимающего и растягивающего характера в вертикальном направлении для исследования механических и эксплуатационных свойств образцов из композиционных многослойных материалов.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что стенд для статических испытаний композиционных материалов содержит раму, верхнюю подвижную плиту закрепленную на механизме нагружения, нижнюю неподвижную плиту жестко закрепленную на раме, механизм вертикального нагружения выполнен в виде сопряжения "винт-гайка", направляющий механизм установлен на верхней подвижной плите и на раме через втулки, измеритель перемещения установлен в кронштейне, который закреплен на раме, тензометрический датчик установлен и жестко закреплен на нижней неподвижной плите, причем дополнительно содержит приспособление для установки образца из композиционного многослойного материала состоящее из двух частей, одна из которых закреплена на верхней подвижной плите, а вторая закреплена на тензометрическом датчике; механизм вертикального нагружения установлен на раме через втулку, а гайка закреплена в втулке фиксирующими болтами; тензометрический датчик закрепленный между нижней неподвижной плитой и приспособлением и подключен к аналого-цифровому преобразователю, который в свою очередь подключен к персональному компьютеру, установленного с возможностью обработки данных с аналого-цифрового преобразователя.

Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что стенд для статических испытаний композиционных материалов содержит раму, верхнюю подвижную плиту закрепленную на механизме нагружения, нижнюю неподвижную плиту жестко закрепленную на раме, механизм вертикального нагружения выполнен в виде сопряжения "винт-гайка", направляющий механизм установлен на верхней подвижной плите и на раме через втулки, измеритель перемещения установлен в кронштейне, который закреплен на раме, тензометрический датчик установлен и жестко закреплен на нижней неподвижной плите, причем дополнительно содержит приспособление для установки образца из композиционного многослойного материала состоящее из двух частей, одна из которых закреплена на верхней подвижной плите, а вторая закреплена на тензометрическом датчике; механизм вертикального нагружения установлен на раме через втулку, а гайка установлена в втулке, грузы установлены на винте механизма нагружения; тензометрический датчик закрепленный между нижней неподвижной плитой и приспособлением и подключен к аналого-цифровому преобразователю, который в свою очередь подключен к персональному компьютеру, установленного с возможностью обработки данных с аналого-цифрового преобразователя.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг. 1 показана схема стенда по первому варианту статических испытаний;

на фиг. 2 показана схема стенда по второму варианту статических испытаний.

По первому варианту стенд для статических испытаний композиционных материалов содержит раму 1, верхнюю подвижную плиту 2 закрепленную на механизме вертикального нагружения 4, нижнюю неподвижную плиту 3 жестко закрепленную на раме 1, механизм вертикального нагружения 4 выполнен в виде сопряжения "винта-гайка" 5-6, и установлен на раме 1 через втулку 7, а гайка 6 закреплена в втулке 7 фиксирующими болтами 8, направляющий механизм 9 установлен на верхней подвижной плите 2 и на раме через втулки 10, измеритель перемещения 11 установлен в кронштейне 12, который закреплен на раме 1, приспособление 13 для установки образца из композиционного многослойного материала 14 состоящее из двух частей, одна из которых закреплена на верхней подвижной плите 2, а вторая закреплена на тензометрическом датчике 15; тензометрический датчик 15 закрепленный между нижней неподвижной плитой 3 и приспособлением 13 и подключен к аналого-цифровому преобразователю 16, который в свою очередь подключен к персональному компьютеру 17, установленного с возможностью обработки данных с аналого-цифрового преобразователя 16.

По второму варианту стенд для статических испытаний композиционных материалов содержит раму 1, верхнюю подвижную плиту 2 закрепленную на механизме вертикального нагружения 4, нижнюю неподвижную плиту 3 жестко закрепленную на раме 1, механизм вертикального нагружения 4 выполнен в виде сопряжения "винта-гайка" 5-6, и установлен на раме 1 через втулку 7, а гайка 6 установлена в втулке 7 и грузов 8 установленных на винт 5 механизма вертикального нагружения 4; направляющий механизм 9 установлен на верхней подвижной плите 2 и на раме через втулки 10, измеритель перемещения 11 установлен в кронштейне 12, который закреплен на раме 1, приспособление 13 для установки образца из композиционного многослойного материала 14 состоящее из двух частей, одна из которых закреплена на верхней подвижной плите 2, а вторая закреплена на тензометрическом датчике 15; тензометрический датчик 15 закрепленный между нижней неподвижной плитой 3 и приспособлением 13 и подключен к аналого-цифровому преобразователю 16, который в свою очередь подключен к персональному компьютеру 17, установленного с возможностью обработки данных с аналого-цифрового преобразователя 16.

Работает стенд по первому варианту следующим образом. Между верхней подвижной плитой 2 и неподвижной нижней плитой 3 в приспособление 13 устанавливается и закрепляется образец из композиционного материала 14. При вращении винта 5 верхняя подвижная плита 2 перемещается строго в вертикальной направлении благодаря направляющему механизму 9, при этом механизм вертикального нагружения 4 позволяет создавать статическое усилие сжимающего или растягивающего характера действующие на образец 14, в зависимости от того в какую сторону вращается винт 5 механизма 4, при этом происходит сжатие или растяжение образца 14, которое фиксируется измерителем перемещения 11, а усилие действующее на образец 14 регистрируется тензометрическим датчиком 15 в виде сигнала, который передается в аналого-цифровой преобразователь 16, затем полученные данные передаются в персональный компьютер 17 для обработки.

Работает стенд по второму варианту следующим образом. Между верхней подвижной плитой 2 и неподвижной нижней плитой 3 в приспособление 13 устанавливается и закрепляется образец из композиционного материала 14. При установке грузов 8 на винт 5 механизм вертикального нагружения 4 перемещается строго в вертикальном направлении благодаря направляющему механизму 9, при этом создается статическое усилие, которое сжимает образец 14, величина сжатия фиксируется измерителем перемещения 11, а усилие действующее на образец 14 регистрируется тензометрическим датчиком 15 в виде сигнала, который передается в аналого-цифровой преобразователь 16, затем полученные данные передаются в персональный компьютер 17 для обработки.