|
Лаборатория Механических испытаний |
|
Прочность—залог успеха |
|
Сжатие |
|
Испытательная машина UTM-100 Универсальная автоматизированная электро-механическая испытательная машина UTM-100 производства СКТБ Института проблем прочности НАН Украины предназначена для оценки физико-механических свойств и исследований процесса разрушения металлов и сплавов, композиционных материалов с органической и неорганической матрицами и других материалов при квазистатическом приложении нагрузки в широком диапазоне скоростей нагрузок. Машина обеспечивает автоматическую поддержку параметров нагружения и регистрацию экспериментальных данных. Тензометрический датчик усилия (100 кН) позволяет регистрировать не только растягивающее нагрузки, но и сжимающее. Основные технические характеристики: · Максимальное усилие нагружения – 100 кН; · Скорость перемещения подвижной траверсы – от 0,04 до 150 мм/мин; · Ход подвижной траверсы – 800 мм; · Ширина рабочего пространства – 480 мм; · Погрешность измерения усилия ± 0,5 %; · Разрешающая способность измерений перемещения траверсы - 50 мкм; · Погрешность измерений прогиба (удлинения) образца - не хуже ± 1 % (зависит от типа используемых датчиков и измерительных систем); Универсальная испытательная машина UTM-100 с максимальной нагрузкой 100 кН имеет модуль нагрузки с управляемым электромеханическим приводом, автоматизированную систему управления и измерений, включая компьютер со специальной программой для сбора данных. Исходные диаграммы "нагрузка - время" перестраиваются в диаграммы "напряжение - относительная деформация" по формулам:
где F – нагрузка; D – диаметр образца; t – время, сек; V – скорость траверсы испытательной машины (мм/мин); h – высота образца. Проволочные тензодатчики Проволочные тензодатчики (датчики омического сопротивления) широко применяются для экспериментельного измерения деформаций. При нагружении в области применимости закона Гука имеется возможность по расчетным формулам, исходя из определенных деформаций, вычислить напряжение в интересующей точке. Проволочный тензодатчик представляет собой отрезок очень тонкой проволоки, диаметром 20—30 микрон из нихрома, константана или других сплавов высокого омического сопротивления, уложенной, как показано на рисунке и закрепленной между двумя слоями тонкой бумаги. Длина петли датчика S называется базой. Изготавливаются датчики с различными базами, но наибольшее распространение получили датчики с базами 20, 10 и 5 мм. Схема тензометрического датчика
Применение тензодатчиков для измерения деформации основано на использовании свойства проволоки изменять электрическое сопротивление при ее деформации. Известно, что относительное изменение электрического сопротивления тензодатчика является прямо пропорциональным изменению длины его:
где R – сопротивление датчика до деформации, DR - изменение сопротивления датчика; e - относительное удлинение (укорочение) датчика. а - коэффициент тензочувствительности, зависящий от физических свойств материала датчика. Для измерения деформаций (напряжений) датчик наклеивается на испытываемую деталь таким образом, чтобы его продольная ось совпадала с предполагаемым направлением того напряжения, которое необходимо намерить. Деформируясь вместе с деталью, датчик изменяет свое электросопротивление. По изменению электросопротивления можно определить деформацию детали в данной точке.
Таким образом, относительная деформация e может быть определена непосредственна путем измерения изменения электросопротивления DR (а, R здесь постоянные величины). Затем, используя известные соотношения между деформациями и напряжениями (закон Гука), вычисляют напряжения. Схема измерительного тензометрического моста Измерение величины DR обычно производится по мостовой схеме. Сопротивления, включаемые в плечи моста, должны быть подобраны таким образом, чтобы до деформации рабочего датчика мост был сбалансирован, т.е. ток в измерительной диагонали моста АВ отсутствовал. Часто во все плечи моста включаются одинаковые датчики, какие используются в качестве рабочих. Условие равновесия моста можно записать следующим образом:
Так как проволочные датчики могут изменять сопротивление не только в результате деформации, но и при изменении температуры, то один из датчиков Rt, включаемых в соседнее с рабочим датчиком Rр, плеча моста, используется для температурной компенсации. Для этого он наклеивается на пластинку из того материала, что и испытываемая деталь, и помещается в аналогичные с рабочим датчиком температурные условна (т.е. рядом с испытываемой деталью). Остальные два датчика R1 и R2 являются балластными. Так как датчики не могут иметь абсолютно одинаковые начальные сопротивления, то в плечи моста обычно включается дополнительное регулировочное сопротивление Rх, которое позволяет уравновешивать мост. Мостовая схема работает следующим образом, До нагружения испытываемой детали мост должен быть сбалансирован а, следовательно, в измерительной диагонали моста АВ ток отсутствует, что определяется по положена» стрелки миллиамперметра М. После нагружения детали опротивление рабочего датчика Rр изменяется, т.к. он деформируется вместе с деталью, на которую наклеен, При этом в измерительной диагонали моста появляется ток, величина которого, как известно из курса электротехники, будет пропорциональна изменению сопротивления:
Величина с обычно определяется опытным путем посредством предварительной тарировки прибора. Величина DJ оказывается очень малой и поэтому для ее измерения требуется применение высокочувствительных приборов или дополнительное усиление с помощью специальной электронной аппаратуры. Зная величину относительной деформации e, нормальное напряжение в данной точке, для случая линейного напряженного состояния, определяется по формуле:
где Е - модуль нормальной упругости материала. Тензостанция
Тензостанция, показанная на рисунке, позволяет измерять деформацию на сжатие с помощью тензорезисторов FLA-3-11-1L и других японской фирмы Tokyo Sokky Kekyujo Co., Ltd. с точностью до 1*10-5. |
