Способ испытания трубчатых образцов

 

Изобретение относится к испытаниям материалов и может б ггь ч пользовано для определения механических свойств цилиндрических трубчатых образцов . Целью изобретения является повышение точности при определении предельной степени одноосного формоизменения о Трубчатый образец 4 устанавливают на сердечнике 1, закрепляют его концевые участки в подвижных полуматрицах и подвергают его гидрораздаче . В процессе испытания измеряют текущие значения прогиба в полюсе деформации, радиуса кривизны с рпдиана и расстояние между гОлижа ощимися торцами образца 4, по которым судят о предельной степени одноосного формоизменения обрая ; 3 ил г. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

a9>SUai 1 64 (51)5 G 01 К 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11(д

C;., ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4418537/28 (22) 30.03.88 (46} 15.04.91. Бюл. Р 14 (72) Е.И.Исаченков и Р.M.Мусаев (53) 620.165.29(088.8) (56} Ахмедов А.Ф.Основы теорий и расчета процессов формообразования деталей приборов одинарной и осесимметричной двойной кривизны. Диссертация д-ра тех.наук., Казань, КАИ, 1976, с.468. (54) СПОСОБ ИС1ЫТАНИЯ ТРУБЧАТЪ1Х СБРАЗЦОВ (57) Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть и;пользовано для определения механи гских

2 свойств цилиндрических трубчатых образцов. Целью изобретения является повьппение точности при определении предельной степени одноосноro формоизменения. Трубчатый образец 4 устанавливают на сердечнике 1, закрепляют его концевые участки в подвижных полуматрицах и подвергают его гидрораздаче. В процессе испытания измеряют текущие значения прогиба в полюсе деформации, радиуса кривизны . .ерпдиана и расстояние между сближавшимися торцами образца 4, по которым судят о предельной степени одно— осного формоизменения образ:",:, 3 ил,.

2 табл.

1642307

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения механических свойств цилиндрических трубчатых за5 готовок для изготовления деталей типа "сильфон" или "компенсатор" находя" щих широкое применение в гидрогаэовых и других системах и конструкциях в различных отраслях машиностроения, - Целью изобретения является повы" шение точности при определении предельной степени одноосного формоизме" нения

На фиг,1 представлено устройство для реализации способа; на фиг,2 типовые диаграммы изменения соотношения главных напряжений при раздаче трубчатого образца гидравлическим давлением", на фиг.3 — расчетная схема 20 определения отношения главных напряжений.

Устройство для реализации способа содержит цилиндрический .сердечник 1 и полуматрицы 2 и 3, которые прижи- 25 мают концы трубчатого образца 4 к поверхности сердечника 1. Между поверхностью образца и сердечником установлены уплотнительные кольца 5.

Способ испытания трубчатых образцов реализуется следующим образом.

Устанавливают на сердечник трубчатый образец 4, закрепляют его концевые участки в подвижных полуматрицах 2 и 3. Подводят рабочую среду во внутреннюю полость образца 4 и подвергяот гидрораэдаче его центральную часть, незакрепленную в полуматрицах.

Так как полуматрицы 2 и 3 выполнены подвижными, т.е. торцы трубчатого 40 .образца 4 будут незакреплены и при гидрораздаче центральной части будут сближаться. В процессе, гидрораздачи измеряют текущие значения прогиба в полюсе образца (Я), текущий радиус 45 кривизны меридиана (а) и текущ(ее расстояние между торцами образца (Н).По измеренным геометрическим параметрам рассчитывают текущее значение отношения главных напряжений в полюсе оча-50

ra деформации по формуле

2Dñ +Я

И- — — —— с1, +2(Й

5р („) (! «» Со

2Пс +2 0 .где Gt! — меридиональное напряжение;

" тангенциальное напряжение;

g и - прогиб и радиус кривизны в

1 полюсе раздаваемого образца;

Н " расстояние между торцами;

D - средний диаметр трубчатого образца.

По геометрическим параметрам рассчитывают тангенциальные деформации в точках замера 18, 1

D+ 2Я

1, =1n (2)

В("о

Строят диаграмму

Ъ

G g

Отрезок 0 — 1g „ разбивается на

"к число конечных малых отрезков, в предеЛах которых соответствующий поG р казатель считается постоянным бg и равным среднему значению на i-M отрезке.

Рассчитывается соответствующий показатель жесткости напряженного состояния на 1-м отрезке П, оа

G ð

1 — уП расч

Д р (3) !

Определяется конечное приращение

1l1 1 . тангенциальной деформации на 7 (i-м этапе деформирования при показателе жесткости напряженного состояния

n = по известной величине конечного приращения с показателем жесткости напряженного состояния П = II по

1 критерию Глазкова В.И. и-i

= "e, Р.=ч

rpe g расч =2э5 2 П раич+ 0 5 Il расц

Предельная степень одноосного форп-моиэменения 1 g „ определяется суммированием соответствующих конечных приращений на всех отрезках к аре ;, с, Обоснование выбора формулы (1) заключается в следующем.

Известно уравнение равновесия в меридиональном направлении тонкост9 0 где значение -- определяется из сглар

Og женной кривой /II /5 g — 1 для данного отрезка.

2307

d $ = () cos g d !)( (!1) получим следующее выражение для меридионапьного напряжения:

1 х (Rp sin !!(! — а) sin5 и(- (I«sin ««(— а) s С). (9)

1Q Для определения постоянной интегрирования "C имеем условие !

) =О(,, Г =G pÄ Ä

После несложных преобразований урав15 кение (9) преобразуется в следующую формулу: и учитывая, что р

9 sing, (6) (3 = К sing(- a

2 (9l) — — — —.— — — . (— ((»sin((-sin k ) — 2 s(sin«(-sin9(,)) +

1 (1 P ° 2 °,2 () sin!)4 а) sin!»(. 2S (Л

I (P sin@, — а) sing(« (P s in g(. — а) s in g(. (!О) В полюсе раздаваемой части заготовки »;! = 90(). Тогда — — Р! 0 (P- а) 2S z!

Г = — — — (—, ГО(1-sin!)() — 2a(1-sing() l +

1 (К() sin ОС вЂ” а) sing(I () -а

Если подставить !)(= 90 о — ()

I (9 .5с) то

Г ! - . «К«) Г

- -- $ ((! -co s 8 ) — 2а (! -@os (3 I + ! 3 -а 2S I К Р cos 6 -а cosI, + p,, (-(I учетом того, что с

=а + R(p +Ю Осовев -а = R

9 9 (!-а = Rcp +(9) р (!+cos () ) - - (,), получим («Я 2h cР+ И г К c9соз»" (= -- — -Р---- + () Й (12)

S 2(hcp+ ) !)1 Rc +

Принятое условие о том, что сближе- 45 ние полуматриц производят одновременно с гидрораздачей без приложения внешнего усилия в осевом направлении равносильно условию 5 = 0 в урав-!

)» ненни (12). Тогда выражение для меридиональ11ого напряжения в полюсе раздаваемой части трубы при свободно сближающихся его закрепленных концах описыв ает с я выр аж ение м танге»:циального напря:":ени)1

6 =- - (! ——

В 2S 6

"(Dср + 2<).

1, +j1 с«

2Кср +И (=z G

2(Rñð+ (9))

DcI) +Я

Dc) +2 Я

«с(У с!63

S (13) 5 1б4 ной оболочки, находящейся под воздействием внутреннего давления;

+ -G = О, (4)

1Г

d(Обозначения соответствуют фиг.3.

Решая уравнение (1) совместно с уравнением Лапласа

80 .!! = я (5)

R!) (S

После несложных преобразований с где D С средний д-1"-",;-o руб-.-= -;ой заготовки,, м

И вЂ” прогиб полюс(1 резд;.: замой части, м, Подставляя равенство (13) 1: урав »ение Лапласа. получим выражение д.1 I

Поделив выражение (! 31 на выражен:::е (!4) 9 получим акончател .ную . зпс) мость соотношения глав -:х на;,ряжений в полюсе приьеде1»пую в (1:()p«y««(1 изобретения:

П, .» (Д Р Я D. -2Й

С (I:«)

+Q) «.м D - p + (),.

Осуществлялось испытание трубчатой заготовки- данным способом.1642307

Расчет продольного формоизменения при показателе жесткости П = 1 (ОТ4-0, ф 2! 9 Х 0 78) приведен в табл.1 и 2.

Исходная заготовка — труба ф 21,9К

К 0,78, Н = 81,5 из материала ОТЧ-О, полученная из трубы 22 х1,0 0СТ

1-90013-81 раскаткой шариковой матри.цы с последующим отжигом в шахтной вакуумной печи СШВ-1 2,5/25-Нl по ин- 10 струкции ВИА11 ¹ 685"76. Зафиксированное значение текуц1его диаметра D Hg соответствующего значения текущей высоты "Н" и подсчитанные в этих точках текущего значения соотношения главных 15 напряжений Gt,/(70 приведено в табл.1.

Сглаженная графическая зависимость

Гр

Г)р . — 1 построенная по этим точкам и приведена на фиг. 2 (кривая 2) . Дальней- 20 n=l ший порядок расчета 1 6 по уха6 npeg. з анной последовательности представлен в табл.2.

Значение предельной степени одноосного формоизменения составило

n=-) . 1 = 0,846, что соответствует ко8 n eg эффициенту формоизменения К = — = . 1)о

2,33. Дпя материала 12Х18Н)ОТ и=(1 = 0,5?8, что соответствует ко n eg эффициенту формоизменения К = 1,7.

Эти данные говорят о том, что в процессах, в которых происходит деформирование срединной части трубчатой заготовки, материал ОТЧ-О способен выдерживать большие степени деформации, чем материал 1 2Х1 8Н10Т, хотя при испытаниях по ГОСТУ 1497-73 значение равномерного удлинения для материала 12Х18Н10Т всегда больше соответствующего значения для материала ОТЧ-О. Действительно, при формообразовании одной волны гофра сильфона удалось достичь коэффициента формоизменения К = 2,5...2,7 для ОТЧО, а в то время как его максимальное зна-„

)О чение для материала 12Х18Н10Т составило К = 2,0...2,1. Различие в предлагаемой характеристике пластичности

Ail

1 определяемой по изложенному

Вnpeg

55 способу испытания, и относительного удлинения для этого же материала, определяемого по ГОСТУ 1497-73, значительно (в два — три раза), хотя схема напряженного состояния в обоих способах испытаний одинакова.

Полученные данные свидетельствуют о том, что после механической обработки плоских образцов, испытываемых по

ГОСТУ 1497-73, образуются микроповреждения, которые не устраняются даже при последующей полировке. Микроповреждения являются источниками локализации деформации и более раннего образования шейки. При гидрораздаче центральной части трубчатых образцов микроповреждений нет и момент образования шейки отделяется, Поэтому величину относительного удлинения определяемого по 1ОСТУ 1497-?3, можно применять в качестве характеристики пластичности для процессов, в которых происходит деформирование концевой части трубчатого образца (раздача трубы.на коническом (торовидном) пуансоне, образовании плоского борта на трубе, при деформировании концевой части трубы эластичной средой по неподвижной прижимной опоре и т.д.).

Область применения предлагаемой величины предельной степени одноосного

n=t формоизменения 1 и в качестве xa8ppeg р ак те ристики пл астично сти о гр аничивается процессами, в которых деформируется срединная часть трубчатого образца при закрепленных ее концевых участках.

Использование способа позволяет правильно назначить предельные степени одноосного формоизменения деталей типа псильфон, пкомпенсатор" и т.д., соответственно уменьшить число переходов на 1 — 3, снизить затраты на оснастку, сократить сроки освоения новой техники

Формула и з о б р е т е н и я

Способ испытания трубчатых образцов, заключающийся в их гидрораздаче и регистрации текущего прогиба в полюсе раздаваемого образца, о т л и— ч а ю ц1 и и с я тем, что, с целью повышения точности при определении предельной степени одноосного формоизменения, гидрораздачу осуц|ествляют при незакрспленных торцах образца, измеряют текущий радиус кривизны меридиана и текущее расстояние между торцами образца и по измеренным геометрическим параметрам судят î предельной степенн одноосного формоиэменения образца.

1О

1642307

Таблица

R, Ер

Hs Ыэ нй мм мм

16402

22 гз

24

26

27

28 зо

81 0,05

79,5 0,55

77,5 l 05

76,3 1,55

74,7 2,05

73 5 2,55

72,0 3 05

69ь5 4ь05

67,0 5,05

64,7 6,05

62,5 7,05

60,0 8,05

58,0 9,05

55,5 10„05

0,78

0,77

0,762

0,756

О,?5

0,74

0,73

0,714

0,70

0,68

0,66

0,65

0,63

0,60

1436

469

341

266

214

15!

114

89

73

51

34

36

38

11

12

l3

14 аблица

Gp (--) g cp

Q (расчет) "8- 6

ll (расчет) !

1=1

lg (расч) П=l

Ь1p (расч) 1,019

1,062

1,096

1ь135

1,160

1,197

0,230

l,26О

1,287

l,316

1,346 !,370

1,390

1,420

1,446

1 400

1,488

1,508

1,540

1,560

1,583

0,610

0,640

l,áá0

1,670

0,98

0,94

Оь 908

0,8?3

0,847

0,819

0,792

0,76

0,745

0,722

0,698

0,680

0,665

0i645

0,624

0 611

0,594

0,579

0,558

0,541

0,528

0 511

0,491

О, 47 7

0,465

1 0,025

2 0,050

3 0,075

4 0,100

5 0,125

6 0,150

7 0,175

8 0,200

9 0,225

10 0,250

11 0,275

12 0,300

13 0,325

14 0,350

15 0,375

16 0,400

17 0,425

18 0,450

19 0,475

20 0,500

21 0 525

22 0,550

23 0,575

24 0,600

25 0,616

0,025

0,025

0,025

О;025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,016

О,О13

0,04

0,062

0,087

0,105

0,125

0,145

0,162

0,180

0 19

0,215

О, 230

0,242

0,257

0,275

0,285

0,300

0,312

0,330

0,345

0,357

0,372

0,390

0,4О3

0,414

0,0047

О ° 048

0,0863

0,1508

0,i?7

0,202

0,245

0,282

0,316

0,348

0,380

О, 4.08

0,447

0,0255

0,0265

0,0274

0,0284

0,0291

0 0299

0,0307

0,0314

0,0322

0,0329

0;0336

0 0343

0,0348

0,0354

0,0362

0,0366

0i03?2

0,0377

0,0385

0,0391

0,0396

О,оч02

0,0409

0,0415 . 0,0268

0,0255

ОьО ?

О„О?94

0,1078

0,1369

0,1668

0,1975

0,2289

Оь2611

0,294

0,328

0,362

0,397

0,432

0,468

0,305

0,542

0,580

0,618

0,658

0,697

0,73?

0,778

0,820

0,846!

642307

05 дб Д7 ф

Составитель Б, Грабов

Редактор М, Бандура Техред M.Äèäüì КорректоР Н,Ревская

Тираж 398 Подписное

Заказ 1141, ВНИИПИ Государственного комитета но иэобречениям и открьггням при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Реуаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

04

dp/, 03

01 ОГ 03 ä4 Ры. Г