Способ определения пределов прочности и текучести полимерных материалов при сжатии

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ ПРОЧНОСТИ И ТЕКУЧЕСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СЖАТИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шилько Сергей Викторович Бодрунов Николай Николаевич Калугина Елена Алексеевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Способ определения пределов прочности и текучести полимерных материалов при сжатии, заключающийся в том, что испытываемый образец сжимают с помощью двух плоскопараллельных плит, а пределы прочности и текучести определяют по соответствующим предельным усилиям и площади поперечного сечения образца, отличающийся тем, что в процессе сжатия передачу нагрузки на торцовые поверхности образца осуществляют посредством плотноупакованного слоя сферических тел, размещенных в выемках плит и удерживаемых магнитным полем.(56) Кроха В.А. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. - М. Машиностроение, 1968. - С. 12-16.02040784 1, 1995.3611130 1, 1987.05093682 , 1993. 5685 1 Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в диагностике механических характеристик конструкционных материалов. Для уточненного определения механических характеристик материалов при сжатии применяют различные способы, обеспечивающие напряженное состояние, близкое к одноосному 1-6. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению следует считать способ испытания материала на сжатие 5, согласно которому на торцевых поверхностях цилиндрического образца формируются буртики определенных размеров, а образовавшиеся углубления заполняются смазкой. При деформировании образца смазка выдавливается из углублений, обеспечивая стабильное снижение трения между контактирующими поверхностями. Недостатком прототипа является необходимость дополнительных технологических операций по изготовлению буртиков на торцевых поверхностях образца и нанесению смазки перед испытанием. Неплоскостность торцов образца в виде буртиков приводит к отклонению напряженного состояния образца от одноосного, что снижает точность определения механических характеристик. Кроме того, увеличивается вероятность потери устойчивости образца вследствие смятия буртиков в процессе сжатия. Задачей изобретения является повышение точности результатов определения пределов прочности и текучести полимерных материалов при сжатии за счет обеспечения однородности деформирования образца. Поставленная задача решается тем, что по предлагаемому способу добиваются стабильного снижения торцевого трения испытуемого образца. На фигуре представлена схема установки образца для осуществления способа испытания образцов полимерных материалов на одноосное сжатие. Сущность способа состоит в том, что испытуемый образец 1 сжимают с помощью двух плоскопараллельных плит 2 путем передачи нагрузки на торцевые поверхности образца через плотноупакованный слой сферических тел 3, размещаемых в выемках плит и удерживаемых магнитным полем. В результате торцевое трение между образцом и опорными плитами резко (на порядок и более) уменьшается вследствие перехода от скольжения к качению. Уменьшение трения способствует снижению касательных напряжений на контактных поверхностях, уменьшению отклонения от цилиндричности и созданию однородного напряженного состояния материала образца. Предел текучести и прочности образца определяют по соответствующим предельным усилиям и площади поперечного сечения образца. Способ был реализован в ИММС НАНБ с использованием серийной испытательной машины -94 для определения механических характеристик полимерных материалов при растяжении-сжатии. Испытывались образцы из резины с диаметром основания 23 мм и высотой 31 мм с плоскопараллельными торцами. В качестве тел качения использовали шарики диаметром 3,115 мм из материала Сталь ШХ-15. Шарики размещались в один плотноупакованный слой в цилиндрических углублениях опорных плит испытательной машины. Неоднородность напряженно-деформированного состояния образца оценивалась путем сопоставления его формы вблизи торцевой поверхности в стандартном и предлагаемом способах испытания. Мерой неоднородности служила окружная деформация образца,которая регистрировались методом электротензометрии. В таблице приведены результаты измерения деформаций для сжатия образца при использовании стандартного (ГОСТ 4651-82) и предлагаемого способов. В соответствии с данными, приведенными в таблице, предлагаемый способ позволяет получить более однородное напряженно-деформированное состояние образца по сравнению со стандартным способом, так как уменьшает стесненность деформации вблизи торцевой поверхности на 9 . Так как прочность испытуемых полимерных материалов существенно меньше прочности стали, разрушение используемых сферических тел не происходит,что позволяет проводить испытания без замены последних. 2 5685 1 Способ испытания Регистрируемый параметр Окружная деформация вблизи торцевой поверхности (эксп.), ЕОД Стандартный по ГОСТ 4651-82 Относительное изменение результатов испытаний,Источники информации 1. ГОСТ 4651-82. Пластмассы. Метод испытания на сжатие. 2. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. М.-Л. Машгиз, 1961. - С. 245-246. 3. Огибалов П.М., Ломакин В.А., Кишкин Б.П. Механика полимеров МГУ, 1975. - С. 23. 4. Потураев В.Н. Резиновые и резино-металлические детали машин. - М. Машиностроение, 1966. - С. 73-74. 5. Кроха В.А. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. М. Машиностроение, 1968. - С. 12-14, 15-16 (прототип). 6. А.с. СССР 1185170, МПК 01 3/08, опубл 1984. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.