Способ испытания образца на растяжение или сжатие

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА НА РАСТЯЖЕНИЕ ИЛИ СЖАТИЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси(72) Автор Шилько Сергей Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси(57) 1. Способ испытания образца на растяжение или сжатие, включающий размещение образца с установленными на его концевых частях прокладками в захватах разрывной машины или между опорными плитами пресса и нагружение его до разрушения, отличающийся тем, что используют прокладки из материала с коэффициентом Пуассона, равным или меньше нуля. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют прокладки из пористого материала с вогнутой формой ячеек. 6640 1 Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических характеристик материалов в условиях растяжения и сжатия. При определении механических характеристик материалов при растяжении и сжатии для улучшения передачи нагрузки путем снижения концентрации давлений между концевыми частями образца и захватами испытательной машины устанавливают эластичные прокладки. Так, в соответствии с известным способом испытания на сжатие 1 на торцах образца устанавливают прокладки из пластика, армированного тканью. Это позволяет увеличить жесткость прокладок и, следовательно, уменьшить их деформацию в процессе сжатия. В результате снижаются напряжения трения и приповерхностные растягивающие напряжения, вызывающие развитие трещин в концевых частях образца. Недостатком прототипа является анизотропия механических свойств армированного материала, что приводит к неоднородности напряженного состояния материала. Способ не позволяет радикально уменьшить или устранить растягивающие напряжения в приповерхностных слоях образца и исключить образование трещин и разрушение материала за пределами рабочей зоны. Заявляемое изобретение направлено на повышение точности определения пределов прочности хрупких материалов при растяжении и сжатии. Указанный результат достигается тем, что согласно способу испытания образца материалов на растяжение или сжатие, включающего размещение образца с установленными на его концевых частях прокладками в захватах разрывной машины или между опорными плитами пресса и нагружение его до разрушения, используют прокладки из материала с коэффициентом Пуассона, равным или меньше нуля. Указанный результат достигается также тем, что прокладки выполнены из пористого материала с вогнутой формой ячеек. На фиг. 1 показана схема установки прокладок при испытании образцов на растяжение на фиг. 2 показана схема установки прокладок при сжатии. Как показано на фиг. 1, при испытании на растяжение нагрузка на образец 1 от захватов 2 силовозбудителя (на фигуре не показан) передается через две пары прокладок 3. Аналогично в соответствии с фиг. 2, при испытании на сжатие нагрузка на образец 1 посредством пары прокладок 3 передается со стороны опорных плит 4. Силы трения, возникающие при сжатии концевых частей образца, пропорциональны поперечным смещениям деформации прокладок, направленным от центра контакта, величина которых определяется сжимаемостью материала прокладок. Использование материала с высокой сжимаемостью, т.е. коэффициентом Пуассона, близким к нулю, позволяет минимизировать указанные деформации и напряжения трения на поверхности контакта образца с прокладками. В результате уменьшается вероятность образования трещин на поверхности концевых частей образца и его разрушения вне рабочей части, что повышает точность определения предела прочности хрупких материалов. В частности, высокую сжимаемость и коэффициент Пуассона, близкий к нулю, имеют пористые материалы, обладающие значительным свободным объемом. Наиболее значительный эффект снижения трещинообразования за счет увеличения сжимаемости материала прокладок достигается при использовании материалов с отрицательным коэффициентом Пуассона. В этом случае направление поперечных деформаций и смещений меняется на противоположное, что приводит к исчезновению растягивающих напряжений в приповерхностном слое материала и, таким образом, способствует закрытию трещин. Указанным свойством обладают, в частности, пороматериалы с вогнутой формой ячеек 2. Кроме того, материалы с отрицательным коэффициентом Пуассона имеют высокую сдвиговую жесткость. В условиях стесненного деформирования таких материалов также проявляется эффект самостопорения 3, способствующий увеличению предельной силы трения с ростом действующей нагрузки и уменьшению проскальзывания по сравнению с 2 6640 1 традиционными конструкционными материалами, имеющими положительный коэффициент Пуассона. Следовательно, использование прокладок из материала с отрицательным коэффициентом Пуассона обеспечивает повышение точности определения модуля упругости при растяжении за счет уменьшения смещения концевых частей образца относительно захватов. Способ был реализован при определении механических характеристик радиационномодифицированного полиэтилена, обладающего высокой хрупкостью. Закрепление образцов без прокладок сопровождались повреждением концевых частей и разрушением образцов вне рабочей зоны, что препятствовало получению стабильных результатов испытаний. При использовании прокладок в соответствии с предлагаемым способом указанные повреждения отсутствовали, позволяя выполнить условия испытаний в соответствии со стандартом. Источники информации 1. А.с. СССР 676904, МПК 01 3/08, 1979 (прототип). 2. Пат. заявка 19980427, МПК 609 23/06, 1998. 3. Шилько С.В. Трение аномально упругих тел. Отрицательный коэффициент Пуассона. Ч.1 Реализация эффекта самостопорения // Трение и износ. - 1995. - Т. 15. -3. - С. 429-437. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3