Приспособление для испытания на сдвиг Иосипеску (ASTM D5379)

Модель № WTF-IO (нержавеющая сталь)

IMG_2593
IMG_2594

Рис. 1: ASTM Standard D5379 Приспособление для испытания на сдвиг по методу Иосипеску, показано с дополнительным адаптером

Приспособление для испытания на сдвиг Иосипеску было активно разработано для использования с композитными материалами в конце 1970-х - начале 1980-х годов Группой по исследованию композитных материалов в Университете Вайоминга. С тех пор большое количество приспособлений было предоставлено исследовательским группам по всему миру, и метод испытания получил широкое распространение. Стандарт ASTM D5379, регламентирующий метод испытания, был впервые выпущен в 1993 году (ссылка 1). В этом стандарте приведены общие процедуры испытаний. Кроме того, значительное дополнительное обсуждение результатов, которые обычно получаются, содержится в перечисленных здесь ссылках.

Стандартный образец для испытаний (как показано на фотографии вида спереди на рис. 1) имеет длину 3 дюйма, ширину 0,75 дюйма и любую толщину до 0,50 дюйма. Обычно используется образец толщиной порядка 0,1 дюйма. При желании в приспособлении можно разместить более короткие и узкие образцы. В каждой кромке образца делается надрез под углом 90°, и на поверхности образца в области надреза можно установить тензометрический датчик для контроля деформации сдвига. Можно использовать либо стандартный двухосный датчик ±45°, либо специальный датчик Иосипеску обычно используется калибр. Стержень малого диаметра, выступающий из приспособления под нижней выемкой в образце (фотография вида спереди на рис. 1), поднимается пальцем при установке образца для испытания, чтобы отцентрировать образец слева направо. Образец прижимается к плоской задней части приспособления, чтобы установить его в передне-заднем положении. Конические клинья не предназначены для зажима; они регулируются с помощью ручек для пальцев, чтобы приспособить образцы немного разной ширины. Для размещения образцов за пределами этого небольшого диапазона изменения толщины могут быть предусмотрены клинья другой толщины.

В подвижной половине приспособления установлена линейная шариковая втулка (см. фотографию заднего вида на рис. 1), которая перемещается по вертикальной стойке из закаленной стали, установленной в основании приспособления. Эта шарикоподшипник устраняет сцепление направляющих и минимизирует сопротивление трения. Плотность посадки подшипника можно регулировать с помощью винта и стопорной гайки, которые видны на задней стороне подвижной половины приспособления.

При использовании приспособление без ограничений опирается непосредственно на основание испытательной машины. Вместе с приспособлением можно приобрести стандартную шпильку диаметром 1,25 дюйма со стопорным кольцом и отверстием для поперечного штифта диаметром 0,50 дюйма, которая ввинчивается в подвижную половину приспособления, как показано на приспособлении стандартного размера на рис. 2. Требуется любой специальный адаптер прикрепить эта шпилька для конкретной используемой испытательной машины, например, стандартной Инстрон Тип Df Адаптер (рис. 1) может поставляться в качестве опции за номинальную дополнительную плату. Адаптер крепится к шпильке и фиксируется с помощью стопорного кольца, входящего в комплект крепежа.

Пример специального приспособления показан на рис. 2. Небольшое приспособление слева - это, по сути, модель стандартного приспособления в масштабе одной четверти, предназначенная для испытания образца длиной всего 20 мм, шириной 5 мм и толщиной до 5 мм. Справа для сравнения показано приспособление стандартного размера. Для клиентов также изготавливаются специальные приспособления большего размера, чем стандартные.

iosipescu приспособление для испытания на сдвиг_2

Рис. 2: Четвертьмасштаб Иосипеску Приспособление для сдвига (слева) и Стандартное крепление (справа)

На рис. 3 показано специальное приспособление, предназначенное для высокотемпературных испытаний. Это приспособление изготовлено из никеля суперсплав для использования при температурах до 1500ºF (815ºC). Поскольку шариковые втулки, способные работать при таких высоких температурах, недоступны, правая половина приспособления перемещается по центровочной стойке большого диаметра с плотным прилеганием. Кроме того, поскольку это приспособление обычно используется в высокотемпературной печи, в основании приспособления имеется резьбовое отверстие (едва заметное) для крепления к опорной колонне, а в верхней части имеется резьбовая шпилька для крепления.

iosipescu приспособление для испытания на сдвиг_3

Рис. 3: Никель Суперсплав Иосипеску Приспособление для испытания на сдвиг при температуре до 1500°F (815°C)

Источники дополнительной информации:

1) Стандарт ASTM D5379-12, "Стандартный метод испытания на сдвиговые свойства композитных материалов методом V-образной зазубренной балки", Американское общество по испытаниям и материалам, Вест Коншохокен, Пенсильвания (впервые опубликован в мае 1993 года).

2) Н. Иосипеску, "Новая точная процедура испытания металлов на одиночный сдвиг". Журнал материалов, том 2, № 3, сентябрь 1967 г., стр. 537-566.

3) Д.Е. Уолрат и Д.Ф. Адамс, "Испытание на сдвиг Иосипеску в применении к композитным материалам".Экспериментальная механика, том 23, № 1, март 1983, стр. 105-110.

4) Д.Ф. Адамс и Д.Е. Уолрат, "Современное состояние метода испытания Иосипеску на сдвиг". Журнал композитных материалов, том 21, июнь 1987, стр. 484-505.

5) Д.Ф. Адамс и Д.Е. Уолрат, "Дальнейшее развитие метода испытания Иосипеску на сдвиг".Экспериментальная механика, том 27, № 2, июнь 1987 г., стр. 113-119.

6) Д.Ф. Адамс, "Метод испытания на сдвиг Иосипеску, используемый для испытания полимеров и композитных материалов". Полимерные композиты, том 11, № 5, октябрь 1990 г., стр. 286-290.

7) Д.Ф. Адамс и Е.К. Льюис, "Экспериментальный анализ деформации образца для испытания на сдвиг по Иосипеску". Экспериментальная механика, том 35, № 4, декабрь 1995, стр. 352-360.