Пристрій для випробування криволінійних зразків на розтяг

Abstract

У кваліфікаційній роботі було розроблено пристрій для випробування на розтяг криволінійних зразків, які вирізаються з деталей циліндричної форми, зокрема трубчастих конструкцій. Необхідність створення такого пристрою пов’язана з тим, що стандартні прямолінійні зразки не завжди дають можливість достовірно оцінити механічні властивості матеріалів, які в реальних умовах працюють у криволінійній формі. У роботі було розглянуто існуючі способи закріплення зразків та конструкції захватів для випробування матеріалів на розтяг. На основі проведеного аналізу запропоновано конструкцію пристрою, яка забезпечує надійне закріплення криволінійного зразка, передачу розтягувального зусилля та запобігання його випрямленню під час навантаження. Для цього у конструкції передбачено спеціальний шаблон з криволінійною опорною поверхнею. Було виконано силовий розрахунок основних елементів пристрою, визначено необхідне розтягувальне зусилля, розраховано параметри гідроциліндра та перевірено різьбове з’єднання на міцність. Також розглянуто гідравлічний привід, який забезпечує створення необхідного навантаження та плавну роботу механізму. У спеціальній частині розроблено електронний блок для вимірювання деформації зразка за допомогою тензодатчиків. Використання тензометричного методу дозволяє автоматизувати процес вимірювання та підвищити точність отриманих результатів. Проведене математичне моделювання підтвердило можливість визначення деформації зразка за зміною електричного опору тензодатчика. Отже, розроблений пристрій дозволяє проводити випробування криволінійних зразків на розтяг із одночасним вимірюванням деформації. Його використання підвищує точність, інформативність та достовірність дослідження механічних характеристик матеріалів і може бути застосоване в лабораторних умовах та на машинобудівних підприємствах.

In the qualification work, a device was developed for tensile testing of curved specimens cut from cylindrical parts, in particular tubular structures. The need to create such a device is due to the fact that standard straight specimens do not always allow for reliable assessment of the mechanical properties of materials that operate in a curved form in real conditions. The work considered existing methods of securing specimens and designs of grips for tensile testing of materials. Based on the analysis, a device design was proposed that ensures reliable fastening of a curved specimen, transmission of tensile force and prevention of its straightening during loading. For this purpose, a special template with a curved support surface was provided in the design. A force calculation of the main elements of the device was performed, the required tensile force was determined, the parameters of the hydraulic cylinder were calculated and the threaded connection was tested for strength. A hydraulic drive was also considered, which ensures the creation of the required load and smooth operation of the mechanism. In the special part, an electronic unit for measuring the deformation of the sample using strain gauges has been developed. The use of the strain gauge method allows you to automate the measurement process and increase the accuracy of the results obtained. The mathematical modeling conducted confirmed the possibility of determining the deformation of the sample by changing the electrical resistance of the strain gauge. Thus, the developed device allows you to test curved samples for tension with simultaneous measurement of deformation. Its use increases the accuracy, informativeness and reliability of the study of the mechanical characteristics of materials and can be used in laboratory conditions and at machine-building enterprises.