ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Нагружение внутренним и наружным давлением в плоскости кольца из "Методы статических испытаний армированных пластиков Издание 2 " В зависимости от направления действия нагрузки методы испытаний колец можно разделить на две группы испытания нагрузками, приложенными в плоскости кольца, и нагрузками, приложенными перпендикулярно плоскости кольца. Схемы нагружения в плоскости кольца приведены на рис. 6.1.2—6.1.5, перпендикулярно плоскости кольца — на рис. 6.1.6 и 6.1.7. Эволюция схем нагружения отчетливо видна из сопоставления схем, показанных на рис. 6.1.2, а и на рис. 6.1.3—6.1.7. Испытываются целые п разрезные кольца. Целые кольца могут быть нагружены внутренним пли наружным давлением и сосредоточенными силами, разрезные— только сосредоточенными силами или моментами. [c.208] Внутреннее давление создается при помощи жестких полудисков—NOL-метод (рис. 6.1.2, а), резинового кольца (рис. 6.1.2, б) или гидравлически (рис. 6.1.2, в) Наружное давление создается при помощи полудисков (рис. 6.1.3, а), резинового кольца (рис. 6.1.3, б). [c.210] Большой набор методов испытаний колец позволяет определить целый комплекс характеристик намоточных материалов модули упругости Е%, El, Е , модули сдвига G r, Gqz, прочность Щ, П , Пег, nt, Пер, а также начальные (остаточные) напряжения в изделиях после их изготовления. Возможности, преимущества и недостатки каждой схемы нагружения оценены в последз ющих разделах. [c.211] К приведенным размерам поперечного сечения следует отнестись критически. Исследования однонаправленных эпоксидных стеклопластиков показывают, например, что при определении прочности ширина колец играет большую роль, чем при испытаниях плоских образцов. Так, при угле намотки 86° (т. е. почти в плоскости кольца) ширина образца должна быть не меньше 15—20 мм, при 55° — не меньше 80—120 мм. При меньшей ширине образца прочность получается заниженной [146]. На замеренную прочность колец влияют не только размеры поперечного сечения кольца, т. е. масштабный и краевой эффекты, но и отношение h/R. [c.211] В настоящее время NOL-метод используется для определения модуля упругости, прочности при растяжении в тангенциальном направлении и сопротивления сдвигу, а модифицированный NOL-метод — для оценки прочности при сжатии. Кольца, изготовленные намоткой на многосекционную оправку или вырезанные из цилиндров, при испытаниях надеваются на полуди ски, которые с помощью приспособления устанавливаются в испытательной машине. Это же приспособление используется и при испытании колец, изготовленных намоткой на разрезную оправку (полудиски). Перед надеванием колец смазываются их контактные поверхности и приспособленне или применяются прокладки, уменьшающие трение (например,. центы из фторопласта). Как показывает опыт, влияние трения при применении специальных мер, например, графитовых смазок, при определении прочности кольца может быть пренебрежимо малым [58 ]. [c.211] Однако характеристики, определяемые по формулам (6.2.1)—(6.2.3), не являются истинными характеристиками материала, так как при нагружении но этой схеме деформация кольца на участках около разъема полудисков состоит из деформаций растяжения и изгиба (вследствие изменения радиуса кривизны кольца). [c.213] Соотношение этих деформаций зависит от относительной толщины кольца к В. С увеличением этого соотношения, а также степени анизотропии и величины предельной деформации материала влияние указанных факторов усиливается [107]. Для очень тонких колец ( 1 С 3 мм) возникает опасность расслоения и размотки. [c.213] При исследовании напряженного состояния кольца [71—73 ] установлено, что напряжения Ое и тог практически не зависят от угла 0, кроме области вблизи разъема полудисков, т. е. прн углах, близких к 6 = л/2. Ширина этой области зависит от относительной толщины кольца, характеризуемой величиной = В В , и упругих характеристик материала. Вне этой области касательные напряжения равны нулю. Вблизи же сечения 0 = л/2 касательные напряжения меняются весьма резко как по координате 0 (рис. 6.2.3), так и по радиусу В. С увеличенпем относительной толщины кольца и степени анизотропии Ее1Свг прирост напряжений в этой области уменьшается. Изменение степени анизотропии Е 1Е меньше влияет па максимальные значения нормальных и касательных напряжений. В работе [73] отмечается, что появление зазора между кольцом и полудисками (взаимный отход контактных поверхностей) несколько снижает концентрацию напряжений. [c.213] Численные значения коэффициента к в зависимости от отношения Е 1Е и /-1 даны на рис. 6.2.4. Решение, приведенное в работе [59], дает заниженные значения ав в сечении 0 = л/2. [c.214] Учет зазора между полудисками, образовавшегося во время нагружения, мало сказывается на напряженном состоянии кольца [71 ]. [c.214] Известны многочисленные попытки усовершенствования метода, направленные главным образом на достижение равномерности нагружения. Так, для исключения деформации изгиба на внутренней поверхности кольца у разъема иногда делаются прорези [85, с. 281 221 ], чем обеспечивается разрушение кольца в определенном сечении и уменьшается влияние изгиба, однако вводится неконтролируемая концентрация напряжений и возникает опасность разрушения ко.тьца от межслойного сдвига. Известны попытки замены полудисков несколькими жесткими секторами. На рис. 6.2.5 приведена схема приспособления, состоящего из четырех секуоров 3, соединенных посредством тяг 2 и пальцев 5 с балансирами 2, а при помощи пальцев 6 — с вилками 7, которые вставляются в зажимное устройство машины. При использовании этого приспособления резкое изменение окружных деформаций ее наблюдается вблизи сечений с координатами 0 = О и 0 = я/2 (рис. 6.2.6). Датчики для измерения ее рекомендуется размещать в сечениях с координатой 0 == л/4. [c.214] Изменение деформации по окружности кольца при нагруженип четырьмя жесткими секторами [75]. Нагрузка Р = 22 ООО Н. [c.215] Для определения прочности на межслойный сдвиг применяются такие же кольцевые образцы, как и при испытаниях на растяжение, но большей ширины (обычно до 50 мм). На поверхностях кольца вырезаются два паза прямоугольного поперечного сечения (рис. 6.2.8) на всю ширину кольца. Ширина паза обычно равна 5 мм, глубина несколько превышает Л/2. Расстояние между пазами, а также пх расположение относительно направления действия нагрузки строго не установлены. Пазы могут быть размеш ены на небольшом расстоянии друг от друга (рис. 6.2.8, а), но могут быть сделаны две пары диаметрально расположенных пазов (рис. 6.2.8, б). Кольца с пазами растягиваются при помощи жестких полудисков. Рекомендуемая скорость нагружения — 1,3 мм/мин [221]. [c.216] Прн определении модуля упругости Ед остаются в силе все те же замечания, что и в случае растян ения нри помощи полудисков. [c.217] Ввиду указанных недостатков испытания колец при помощи полудисков могут быть рекомендованы только для качественной оценки упругих и прочностных свойств разных материалов. [c.218] Вернуться к основной статье