RU2445600C2 - Apparatus for compression testing samples made from sheet material - Google Patents

Apparatus for compression testing samples made from sheet material Download PDF

Info

Publication number
RU2445600C2
RU2445600C2 RU2009142355/28A RU2009142355A RU2445600C2 RU 2445600 C2 RU2445600 C2 RU 2445600C2 RU 2009142355/28 A RU2009142355/28 A RU 2009142355/28A RU 2009142355 A RU2009142355 A RU 2009142355A RU 2445600 C2 RU2445600 C2 RU 2445600C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wedge
sample
angle
sheet material
compression testing
Prior art date
Application number
RU2009142355/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009142355A (en
Inventor
Александр Дмитриевич Хван (RU)
Александр Дмитриевич Хван
Дмитрий Владимирович Хван (RU)
Дмитрий Владимирович Хван
Александр Владимирович Попов (RU)
Александр Владимирович Попов
Олег Михайлович Дикарев (RU)
Олег Михайлович Дикарев
Сергей Иванович Бахматов (RU)
Сергей Иванович Бахматов
Петр Михайлович Панин (RU)
Петр Михайлович Панин
Наталья Александровна Евдокимова (RU)
Наталья Александровна Евдокимова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2009142355/28A priority Critical patent/RU2445600C2/en
Publication of RU2009142355A publication Critical patent/RU2009142355A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2445600C2 publication Critical patent/RU2445600C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: apparatus has a stand with two supports, a clamping support, a loading and a removable base plate, and a wedge with angle α in a wedge mechanism. One of the supports is in form of a wedge with one working surface and angle α/2, and the wedge angle α is determined by solving a system of equations.
EFFECT: high accuracy of compression testing a sample made from sheet material under linear stress conditions.
2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик материалов и может применяться в качестве технологической оснастки в авиастроении, судостроении и других отраслях машиностроения.The invention relates to devices for determining the physicomechanical characteristics of materials and can be used as tooling in aircraft, shipbuilding and other engineering industries.

Известно устройство [1] для сжатия образца из листового материала, включающее станину с двумя стойками, установленный на ней прижимной упор из двух частей, клин с углом а между ними для образования клинового механизма и сменная опорная плита. Устройство позволяет производить сжатие образца приложенной к нагружающей плите силой без изгиба.A device [1] is known for compressing a sample of sheet material, including a bed with two uprights, a clamping stop of two parts mounted on it, a wedge with an angle between them to form a wedge mechanism, and a replaceable base plate. The device allows compression of the sample applied to the loading plate by force without bending.

К недостаткам данного устройства относится низкая точность сжатия образца из листового материала в условиях линейного напряженного состояния из-за невозможности определения оптимального значения угла клина α в клиновом механизме.The disadvantages of this device include the low accuracy of compression of a sample of sheet material under linear stress conditions due to the inability to determine the optimal value of the angle of the wedge α in the wedge mechanism.

Изобретение направлено на повышение точности сжатия образца из листового материала в условиях линейного напряженного состояния за счет определения оптимального значения угла клина в клиновом механизме.The invention is aimed at improving the accuracy of compression of a sample of sheet material under linear stress conditions by determining the optimal value of the angle of the wedge in the wedge mechanism.

Это достигается тем, что одна стойка выполнена в виде клина с одной рабочей поверхностью и углом α/2, а угол клина α в клиновом механизме определяется решением системы уравненийThis is achieved by the fact that one rack is made in the form of a wedge with one working surface and angle α / 2, and the angle of the wedge α in the wedge mechanism is determined by solving the system of equations

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где α - угол клина; f - коэффициент трения в кинематических парах клинового механизма; b0, t0 - соответственно исходные ширина и толщина образца; Q - результирующая поперечная поддерживающая нагрузка, препятствующая искривлению образца; А, n - характеристики материала образца; ε - относительная деформация сжатия образца; ε/ - верхний предел интегрирования, равный необходимой степени сжатия образца; G - вес клина.where α is the angle of the wedge; f is the coefficient of friction in the kinematic pairs of the wedge mechanism; b 0 , t 0 - respectively, the initial width and thickness of the sample; Q is the resulting transverse supporting load, preventing the curvature of the sample; A, n - characteristics of the sample material; ε is the relative compressive strain of the sample; ε / is the upper limit of integration equal to the required degree of compression of the sample; G is the weight of the wedge.

На фиг.1 представлена расчетная схема устройства (вид сверху) для определения угла клина α. На фиг.2 показана расчетная схема сжимаемого образца для определения результирующей поперечной поддерживающей нагрузки Q.Figure 1 presents the design diagram of the device (top view) to determine the angle of the wedge α. Figure 2 shows the design of the compressible sample to determine the resulting transverse support load Q.

Устройство, схема которого представлена на фиг.1, включает в себя следующие основные элементы: станина 1 (смотри фиг.2) с двумя боковыми стенками 2 и стойками 3, 4, одна 4 из которых выполнена в виде клина с одной рабочей поверхностью и углом α/2; сменная опорная 5 и нагружающая 6 плиты, прижимной упор 7 в виде клина с одной рабочей поверхностью и углом α/2 и другой рабочей поверхностью для контакта со сжимаемым образцом; клин 8 с двумя рабочими поверхностями и углом α, установленный на станину между прижимным упором 7 и стойкой 4 для образования клинового механизма.The device, the diagram of which is shown in figure 1, includes the following main elements: bed 1 (see figure 2) with two side walls 2 and racks 3, 4, one 4 of which is made in the form of a wedge with one working surface and angle α / 2; interchangeable support 5 and load plate 6, clamping stop 7 in the form of a wedge with one working surface and an angle α / 2 and another working surface for contact with a compressible sample; a wedge 8 with two working surfaces and an angle α mounted on a bed between the clamping stop 7 and the rack 4 for the formation of a wedge mechanism.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При приложении сжимающей силы Р к нагружающей плите 6 образец 9 с исходными размерами l0×b0×t0 (длина × ширина × толщина) начинает деформироваться. Увеличение его толщины вызывает воздействие на него результирующей поперечной поддерживающей нагрузки Q со стороны прижимного упора 7, вследствие чего последний начнет перемещаться вправо на величину увеличения толщины образца 9 - Δt, вызывая при этом движение клина 8 относительно стойки 4 и упора 7 в направлении от вершины клинового угла α.When a compressive force P is applied to the loading plate 6, the sample 9 with the initial dimensions l 0 × b 0 × t 0 (length × width × thickness) begins to deform. An increase in its thickness causes the resulting transverse supporting load Q to act on it from the side of the pressure stop 7, as a result of which the latter begins to move to the right by the amount of increase in the thickness of the sample 9 - Δt, causing the movement of the wedge 8 relative to the rack 4 and the stop 7 in the direction from the top of the wedge angle α.

Для определения угла α клинового механизма, при котором устройство обеспечивает равномерное сжатие образца без изгиба, рассматривается условие равновесия всех действующих в устройстве сил, в результате чего получают уравнение (1).To determine the angle α of the wedge mechanism, at which the device provides uniform compression of the sample without bending, the equilibrium condition of all the forces acting in the device is considered, as a result of which equation (1) is obtained.

Для расчета результирующей поперечной поддерживающей нагрузки Q применяется изложенная в [2] методика. На изображении фиг.2 показана расчетная схема сжатия образца. Здесь 2 - опорная стенка корпуса устройства, 7 - нагружающая плита, 6 - основание корпуса, 8 - сменная подкладка, 9 - образец. Рассматривается критерий положительности работы добавочных нагрузок dP и dQ [2], который в данном случае записывается в видеTo calculate the resulting transverse support load Q, the technique described in [2] is used. The image of figure 2 shows the calculated compression scheme of the sample. Here 2 is the supporting wall of the device body, 7 is a loading plate, 6 is the base of the body, 8 is a removable lining, 9 is a sample. The criterion of the positive operation of the additional loads dP and dQ [2], which in this case is written as

Figure 00000003
Figure 00000003

Здесь dl - изменение длины образца; знак "-" принят в связи с тем, что добавочная нагрузка dQ направлена на встречу направлению искривления оси образца при потере устойчивости; δ - максимальный прогиб изогнутой оси образца при его искривлении.Here dl is the change in the length of the sample; the “-” sign is adopted due to the fact that the additional load dQ is directed towards the direction of curvature of the sample axis with loss of stability; δ is the maximum deflection of the curved axis of the sample when it is curved.

Величину сжимающей силы можно определить по формулеThe amount of compressive force can be determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь σ - напряжение сжатия в образце; F - текущая площадь поперечного сечения образца; b и t - текущие ширина и толщина образца, которые можно рассчитывать по соотношениямHere σ is the compression stress in the sample; F is the current cross-sectional area of the sample; b and t are the current width and thickness of the sample, which can be calculated from the ratios

Figure 00000005
Figure 00000005

где ε - относительная деформация образца.where ε is the relative deformation of the sample.

Величину напряжения можно определять по аппроксимированному соотношению, определяющему кривую течения материалаThe voltage value can be determined by the approximated ratio that determines the material flow curve

Figure 00000006
Figure 00000006

где А, n - характеристики материала.where A, n are the characteristics of the material.

Поддерживающая поперечная нагрузка определяется по формулеSupporting lateral load is determined by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

где q - интенсивность постоянной распределенной по ширине b образца нагрузки, Н/мм.where q is the intensity of the constant load distributed across the width b of the sample, N / mm.

Изменение длины образца в (3) определяется по соотношениюThe change in the length of the sample in (3) is determined by the relation

Figure 00000008
Figure 00000008

а максимальный прогиб δ - по формулеand the maximum deflection δ - according to the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

После подстановки всех вышеприведенных соотношений в (3) получим поддерживающую поперечную нагрузку (2).After substituting all the above relations in (3), we obtain the supporting transverse load (2).

Для осадки образца 9 часть его длиной Δ должна выступать из стойки 2 и прижимного упора 6. После сжатия образца на величину Δ и полной разгрузки устанавливают на станину 1 новую сменную плиту 5 толщиной больше на величину Δ по сравнению с первоначально установленной в устройстве сменной плитой. По мере деформирования образца процесс замены плиты 5 одна на другую продолжают до достижения необходимой степени сжатия ε/.To precipitate the sample 9, a part of its length Δ must protrude from the stand 2 and the pressure stop 6. After compressing the sample by Δ and completely unloading, a new replaceable plate 5 with a thickness Δ larger by Δ is installed on the frame 1 in comparison with the replaceable plate originally installed in the device. As the sample deforms, the process of replacing the plate 5 with one another continues until the desired compression ratio ε / is reached.

Таким образом, предлагаемый способ определения угла клина α в клиновом механизме позволит назначить оптимальные значения геометрических размеров основных элементов устройства и тем самым обеспечивать деформирование образца без изгиба с достаточной точностью.Thus, the proposed method for determining the angle of the wedge α in the wedge mechanism will allow you to assign the optimal values of the geometric dimensions of the main elements of the device and thereby ensure deformation of the sample without bending with sufficient accuracy.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2138034 «Устройство для испытания на сжатие образцов листового материала», Бюл. №26 от 29.09.1999.1. Patent of the Russian Federation No. 2138034 “Device for testing compression tests of samples of sheet material”, Bull. No. 26 dated 09/29/1999.

2. Хван Д.В. «Устойчивость при пластической осадке цилиндрической заготовки». Техника машиностроения. 1988 г. №3, с.40-41.2. Hwan D.V. "Stability during plastic settlement of a cylindrical billet." Engineering Engineering. 1988, No. 3, pp. 40-41.

Claims (1)

Устройство для испытания на сжатие образцов из листового материала, содержащее станину с двумя стойками, прижимной упор, нагружающую и сменную опорную плиты, клин с углом α в клиновом механизме, отличающееся тем, что одна стойка выполнена в виде клина с одной рабочей поверхностью и углом α/2, а угол клина α определяют решением системы уравнений
Figure 00000010

Figure 00000011

где α - угол клина; f - коэффициент трения в кинематических парах клинового механизма; b0, t0 - соответственно исходные ширина и толщина образца; Q - результирующая поперечная поддерживающая нагрузка, препятствующая искривлению образца; А, n - характеристики материала образца; ε - относительная деформация сжатия образца; ε′ - верхний предел интегрирования, равный необходимой степени сжатия образца; G - вес клина. A device for compressing samples of sheet material containing a bed with two racks, a pressure stop, a loading and replaceable base plate, a wedge with an angle α in a wedge mechanism, characterized in that one rack is made in the form of a wedge with one working surface and an angle α / 2, and the wedge angle α is determined by solving the system of equations
Figure 00000010

Figure 00000011

where α is the angle of the wedge; f is the coefficient of friction in the kinematic pairs of the wedge mechanism; b 0 , t 0 - respectively, the initial width and thickness of the sample; Q is the resulting transverse supporting load, preventing the curvature of the sample; A, n - characteristics of the sample material; ε is the relative compressive strain of the sample; ε ′ is the upper limit of integration equal to the required compression ratio of the sample; G is the weight of the wedge.
RU2009142355/28A 2009-11-17 2009-11-17 Apparatus for compression testing samples made from sheet material RU2445600C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142355/28A RU2445600C2 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Apparatus for compression testing samples made from sheet material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142355/28A RU2445600C2 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Apparatus for compression testing samples made from sheet material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009142355A RU2009142355A (en) 2011-05-27
RU2445600C2 true RU2445600C2 (en) 2012-03-20

Family

ID=44734375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009142355/28A RU2445600C2 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Apparatus for compression testing samples made from sheet material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2445600C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2822782C1 (en) * 2024-03-14 2024-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for compression testing of specimens from sheet and bar materials

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1719965A1 (en) * 1989-12-26 1992-03-15 Ленинградский механический институт им.Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. Method of testing of materials for plasticity
US5507189A (en) * 1992-12-30 1996-04-16 Pohang Iron & Steel Co., Ltd. Apparatus for evaluating plane strain stretch formability, and method therefor
RU2138034C1 (en) * 1996-12-03 1999-09-20 Воронежский государственный технический университет Gear for compression test of samples of sheet material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1719965A1 (en) * 1989-12-26 1992-03-15 Ленинградский механический институт им.Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. Method of testing of materials for plasticity
US5507189A (en) * 1992-12-30 1996-04-16 Pohang Iron & Steel Co., Ltd. Apparatus for evaluating plane strain stretch formability, and method therefor
RU2138034C1 (en) * 1996-12-03 1999-09-20 Воронежский государственный технический университет Gear for compression test of samples of sheet material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2822782C1 (en) * 2024-03-14 2024-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for compression testing of specimens from sheet and bar materials

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009142355A (en) 2011-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100557411C (en) Double work position steel bar cold bending test machine
EP2910892B1 (en) System and method for testing compression panels
JP2016003951A (en) Method and device for tension-compression test
US11002647B2 (en) Stress test jig and stress test method
CN105928785A (en) Metal plate pulling-pressing experiment device in pure mechanical structure form
DE102016003772A1 (en) Apparatus and method for measuring the straightness of a rod-shaped workpiece
Bernard et al. Tests of profiled steel decks with V-stiffeners
Bae et al. Tension/compression test of auto-body steel sheets with the variation of the pre-strain and the strain rate
RU2445600C2 (en) Apparatus for compression testing samples made from sheet material
RU2019129754A (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS EVALUATION OF MECHANICAL AND MICROSTRUCTURAL PROPERTIES OF METAL MATERIAL, IN PARTICULAR STEEL, DURING COLD DEFORMATION
JP4895302B2 (en) Elastic modulus measuring method, elastic modulus measuring apparatus, and program
RU2357224C1 (en) Method of testing for relaxation under bending strain
US9103751B2 (en) Device for transversely supporting a longitudinal test tube, and equipment for determining the mechanical bending properties of such a test tube
JP2016206104A (en) Residual stress measuring method, elastic critical stress measuring method, residual stress measuring device and elastic critical stress measuring device
Young et al. Measurement techniques in the testing of thin-walled structural members
RU2822782C1 (en) Device for compression testing of specimens from sheet and bar materials
CN1685766A (en) Arc furnace electrode length determination
CN112945746A (en) Universal testing machine free of replacing clamp
CN110068508B (en) Stress relaxation measuring device of copper strips
RU158496U1 (en) STAND FOR DYNAMIC TESTS OF BENDED REINFORCED CONCRETE ELEMENTS
RU2696070C1 (en) Device for creation and measurement of destructive load
RU57905U1 (en) DEVICE FOR TESTING COMPRESSION MATERIALS (OPTIONS)
De Pauw et al. The effect of residual compressive stresses on fretting fatigue lifetime
RU157415U1 (en) DEVICE FOR TESTING COMPRESSIVE CONSTRUCTIVE SIMILAR SAMPLES
RU2700337C1 (en) Device for investigation of corrosion cracking of specimens of materials at compression with torsion in corrosive media

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121118

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140710

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151118