PT94837A - Dispositivo de ensaio dinamico de torcao de uma amostra - Google Patents

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Carlo Albertini
Milan Micunovic
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Description

-1- -1-
COMUHIDADE ECONÓMICA EUROPEIA «'DISPOSITIVO DE ENSAIO DINÂMICO T)E TORÇÃO DE UMA AMOSTRA» A presente invenção diz respeito a um dispositivo de ensaio dinâmico de torção de uma amostra, que compreende, num alinhamento axial; - um gerador susceptível de criar pelo menos um esforço de torção, - uma barra que transmite este esforço do gerador para a amostra acoplada â extremidade da. barra, - um dispositivo de bloqueio susceptível de bloquear e libertar bruscamente a referida barra, sendo este dispositivo aplicado â barra num ponto situado entre a amostra e o gerador. É conhecido um dispositivo de ensaio de tracçao a partir da publicação "Institute of Physics Conference Series N2 21, 197V» pág. 22 a JO. Vê-se aí, com efeito, um gerador de esforço de tracçao constituído por um parafuso diferencial e acoplado a uma extremidade de uma primeira barra,cuja outra extremidade está ligada a uma segunda barra através da amostra. Um dispositivo de bloqueio, que permite bloquear e libertar bruscamente esta barra sob comando, está situado ;num ponto intermédio entre a amostra e 0 referido gerador. Entre este dispositivo de bloqueio e a amostra, por um lado, e entre a amostra e a extremidade livre da segunda barra, por outro lado, estão dispostos meios de medição da tensão. -2-
Em operação, carrega-se a primeira barra pelo gerador de tracção e depois liberta-se bruscamente o dispositivo de bloqueio, o que faz propagar uma onda de tracção ao longo da primeira barra e depois deste dispositivo para a amostra. Ex-tensómetros medem o esforço ao qual fica submetida a amostra submetida até à rotura
Um tal dispositivo não se presta ao estudo dos efeitos que a torção exerce numa amostra. Com efeito, quando um gerador de torção, em vez de um gerador de tracção, carrega a primeira barra até ao dispositivo de bloqueio em torção e quando se liberta a seguir o dispositivo de bloqueio, observa-se que uma grande parte da energia de torção armazenada na primeira barra transforma-se em tracção, propagando-se esta força com uma velocidade nitidamente maior do que a da onda'transversal ou de torção. Muito antes da chegada da onda transversal, a a-mostra e então submetida a uma tensão de tracção que precede a onda transversal, tanto mais quanto mais afastada estiver a a-mostra do dispositivo de bloqueio. Para reduzir este fenómeno, seria necessário portanto aproximar a amostra do dispositivo de bloaueio, mas esta aproximação I limitada., porque I em geral preciso prever um meio de medição de tensão entre a amostra e o dispositivo de bloqueio. A presente invenção tem pois por objectivo conceber um dispositivo de ensaio dinâmico de torçãoi. que permita alargar as variantes de ensaio e em particular submeter a amostra a um esforço de torção que precede qualquer esforço de tracção. -3-
Este objectivo e a,tingido pelo dispositivo tal atrás foi definido, que S caracterizado pelo facto de se prever, entre a referida barra e a amostra, um órgão de transmissão privilegiada de ondas transversais, compreendendo esse órgão: - um núcleo cilíndrico feito de um metal com um módulo de elasticidade moderado, e provido de flanges nas duas extremidades, - uma pluralidade de fibras que envolvera o núcleo helicoidalmente e paralelamente umas às outras, que são fixadas nos dois flanges de modo tenso e que apresentam um módulo de elasticidade notavelmente maior do que o do núcleo.
No que respeita a uma realização preferida do dispositivo e, em particular, do seu órgão de transmissão privilegiada das ondas transversais, faz-se referência às reivindicações secundárias.
Descreve-se a seguir a presente invenção com mais pormenor, por meio de um exemplo de realização preferida e dos desenhos anexos, cujas figuras representam: A fig. 1, esquematicamente, um dispositivo de ensaio segundo a presente invençãoj A fig. 2, numa vista com.coi?te"parb±ãl,· um' órgão utilizado no dispositivo da fig. 1; e A fig. 3» uma amostra utilizável no dispositivo segundo a fig. 1. 0 dispositivo representado na fig. 1 serve para sub- meter uma amostra (1) a ensaios estáticos e dinâmicos de trac-ção e de torção, podendo a sequência das diferentes tensões ser interrompida, â escolha, pelo operador. A amostra que serve para o ensaio e constituída, como se vê mais claramente na fig.3» por um cilindro (2) com um diâmetro exterior (D), que e seguido axialmente por um tubo (3), cujo diâmetro interior (Df1) I maior do que (D). 0 tubo (3) e o cilindro (2) constituem uma sô peça e a zona de transição (i+) entre o cilindro e o tubo constitui a verdadeira zona de ensaio. Geram-se esforços de tracção e de torção para o ensaio dinâmico por um gerador (5)> que está ligado â amostra (1) por uma barra de armazenamento de energia (7) e um órgão (9) de transmissão privilegiada de esforço de torção. Na proximidade da sua extremidade direita na fig. 1, a barra (7) atravessa um dispositivo de bloqueio (8) que e concebido para bloquear a barra e para a libertar por comando de um operador. Este dispositivo pode ser do tipo descrito e representado no documento "Institute of Physics Conference Series’', atrás mencionado , 0 cilindro (2) da amostra I fixado numa outra barra. (71) que termina finalmente num outro gerador (6) de esforço de tracçao e/ou de torção que serve para imprimir esforços es táticos à amostra. Todos os elementos mencionados estão alinhados segundo um eixo comum (10).
Finalmente, indicaram-se esquematicamente na fig. 1 dois calibres de tensão biaxiais (lif) e (15) que são aplicado
-5- nas duas barras (7) e (71) à distância da amostra (1).
Os diferentes elementos do dispositivo são alinhados segundo um eixo comum (10) e são reunidos por meio de parafusos, soldadura ou porcas.
Um elemento essencial do dispositivo segundo a presente invenção e o órgão (9) de transmissão privilegiada das ondas transversais, que está representado em pormenor na fig. 2. É constituído por um núcleo (11) cilíndrico e tubular, feito de um metal de módulo de elasticidade moderado e provido de dois flanges (13) e (16) nas duas extremidades e por uma pluralidade de fibras (12), que envolvem este núcleo helicoidalmente e paralelamente umas às outras e que estão fixadas nos dois flanges (13) e (16). Estas fibras são de um metal com um módulo de elasticidade notavelmente maior do que o do núcleo. Se, por exemplo, o núcleo for feito de alumínio, as fibras são à base de molibdénio, ôsmio ou rénio.
Um dos flanges (13) faz parte integrante do núcleo (11), enquanto o outro flange (16) constitui uma porca que é enroscada numa rosca (17) do núcleo (11). Este flange (16) está fixado ou por meio de uma contraporca (não representada) ou por uma soldadura. A rosca (17) pode servir também para o acoplamento à amostra (1) quando esta tiver uma rosca interior correspondente. A velocidade de propagação de uma. onda mecânica e proporcional â raiz quadrada do módulo de elasticidade do material. Graças ao módulo de elasticidade das fibras (12), muito
-6- elevado em relação ao do núcleo (11), liberta-se uma onda transversal proveniente de um pré-esforço de torção da barra (7) j pelo dispositivo de blbqueio (8), a qual é imediatamente transmitida pelas fibras (12) ao flange (16) e portanto à a-mostra (1), Mesmo que a libertação do dispositivo de bloqueio (8) tenha gerado, adicionalmente, uma onda longitudinal para a amostra (1), a onda transversal chega a "dobrar” a onda longitudinal no órgão (9). Escolhendo convenientemente o comprimento do órgão (9) e o passo da hélice das fibras (12), pode sub-meter-se a amostra a um histórico qualquer de tensões e, em particular, pode submeter-se a zona (íf) da amostra, num ensaio dinâmico, quer a tensões simultâneas de tracção e de torção, quer a tensões consecutivas de tracção-torção, quer a tensões consecutivas de torção-tracção. A presente invenção oferece portanto ao investigador toda a liberdade de estabelecer um histórico dos esforços. A presente invenção não se limita ao exemplo de realização atrás descrito. Sem se sair do quadro da presente invenção, pode escolher-se um órgão (9) de núcleo maciço ou tubular e podem prever-se vários dispositivos de bloqueio, tais como o (8), ao longo da barra (7), permitindo assim imprimir pré-esforços diferentes de uma secção para a outra e descarregar os diferentes pré-esforços sucessivamente na amostra.
Além disso, podem escolher-se para o núcleo, por um lado, e para as fibras, por outro lado, materiais cujos módulos de elasticidade sejam ainda raais afastados uns dos outros
-7- que o aço e o alumínio o sao do molibdénio, do 6smio e do ré-nio.

Claims (6)

  1. -8-
    REIVINDICAÇÕES 1.- Dispositivo de ensaio dinâmico de torção de uma amostra que compreende, em alinhamento axial: - um gerador (5), susceptível de criar pelo menos um esforço de torção; uma barra (7) , que transmice este esforço do gerador para a amostra (1) acoplada â extremidade da barra; - um dispositivo de bloqueio (8), susceptível de bloquear e de libertar bruscamente a referida barra, sendo este dispositivo aplicado â barra (7) num ponto situado entre a amostra (1) e o gerador (5), caracterizado pelo facto de se prever entre a referida barra (7) e a amostra (1) um órgão (9) de transmissão privilegiada de -9-
    ondas transversais, compreendendo esse órgão: - um núcleo cilíndrico (11) feito de um metal de módulo de elasticidade reduzido e provido de flanges (13,16) nas duas extremidades; - um certo número de fibras (12) que envolvem o núcleo (11) helicoidalmente e paralelamente umas às outras, que estão fixadas nos dois flanges (13,16) de maneira tensa e que apresentam um módulo de elasticidade notavelmente mais elevado do que o do núcleo (11).
  2. 2. - Dispositivo de acordo-com a reivindicação 1, caracte-rizado por um dos flanges (13) fazer parte integrante do núcleo (11), enquanto o outro flange (16) constitui uma porca que é enroscada numa rosca (17) do núcleo.
  3. 3. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as fibras (12) serem fixadas no núcleo cilíndrico (11) em pelo menos uma parte do seu comprimento entre os flanges (13,16), por exemplo por soldadura ou por colagem.
  4. 4. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o núcleo (11) ser de um metal. â base de aço ou de alumínio. 10-
  5. 5. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as fibras (12) serem de um metal à base de molibdénio, õsmio ou rénio.
  6. 6. - Dispositivo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido núcleo (11) ser tubular, Lisboa, 27 de Julho de 1990
    P
    *>
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