Способ испытания цилиндрических оболочек на устойчивость при осевом сжатии и устройство для его осуществления

 

Использование: при испытаниях на устойчивость при осевом сжатии цилиндрических или конических оболочек. Сущность изобретения: от источника 11 давления по магистралям 10 и 15 через открытые отсечные клапаны 12 и 16 (сбрасывающий клапан 17 закрыт) в рабочие полости 8 и 13 основного 4 и дополнительного 6 гидравлических нагружателей подается рабочее тело, создающее в основном нагружателе 4 основное сжимающее усилие, а в дополнительном нагружателе - дополнительное растягивающее усилие. Основное и дополнительное усилия равны между собой по величине и превышают верхнюю расчетную критическую нагрузку потери устойчивости, Затем изменяют дополнительную нагрузку и фиксируют разницу между нагрузками АР и деформацию оболочки. При испытании сначала уменьшают дополнительную нагрузку до нарушения пропорциональности между ДР и деформацией, затем увеличивэют дополнительную нагрузку до момента прекращения приращения деформации а затес. снова ее увеличивают. 2 с.п. ф-лы, 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 N 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829470/28 (22) 29,05,90 (46) 30,06.92. Бюл. N. 24 (72) А,А. Багдасарьян. П.Б, Пилипенко и И.С, Малютин (53) 620.172.24(088:8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1021981, кл, G 01 N 3/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 994477667711,, кКл, G 01 М 7/00, 1980. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК НА УСТОЙЧИВОСТЬ

ПРИ ОСЕВОМ СЖАТИИ И СТЕНДДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: при испытаниях на ус-тойчивость при осевом сжатии цилиндрических или конических оболочек. Сущность изобретения; от источника 11 давления по магистралям 10 и 15 через открытые отсечные клапаны 12 и 16 (сбрасывающий клапан

Изобретение относится к испытаниям и может быть использовано при испытаниях на устойчивость при осевом сжатии цилиндрических или конических оболочек.

Известен способ испытания оболочек на устойчивость при осевом сжатии, основанный на том, что к оболочке прикладывают испытательную нагрузку, затем увеличивают ее вплоть до потери устойчивости, Недостатком известного способа является недостаточная информативность, обусловленная тем, что в процессе испытания не представляется возможным проводить изучение характера волнообразования в закри17 закрыт) в рабочие полости 8 и 13 основного 4 и дополнительного 6 гидравлических нагружателей подается рабочее тело, создающее в основном нагружателе 4 основное сжимающее усилие, а в дополнительном нагружателе — дополнительное растягивающее усилие. Основное и дополнительное усилия равны между собой по величине и превышают верхнюю расчетную критическую нагрузку потери устойчивости, Затем изменяют дополнительную нагрузку и фиксируют разницу между нагрузками ЛР и деформацию оболочки. При испытании сначала уменьшают дополнительную нагрузку до нарушения пропорциональности между

ЛР и деформацией, затем увеличивают дополнительную нагрузку до момента прекоащения приращения деформации, а затея; снова ее увеличивают, 2 с.п. ф-лы, 2 ил. тической области,а также построение зависимости Р=Р (е) для закритической области деформирования.

Известно устройство для испытания моделей цилиндрических оболочек на осевое сжатие, содержащее две параллельные тарели и устанавливаемые .при испытании между тарелями и торцами испытываемой оболочки опорные элементы, размещенные равномерно по окружности, при этом опорные злементы выполнены в виде призм. установленных в радиальных пазах, которые выполнены в тарелях, и закрепляемых на торцах модели оболочки подушек с гнездами, взаимодействующими с остриями соответствующих призм.

1744570

Недостатком известного устройства явля ю Гся Ограничен нь48 его (p I/ь4 кциональн ь48 воэможности, Н8 позволяющие Об8спечить требуемую информативность при испь4таниях, так как невозможно обеспечи4 ь изуче- 5 ние волнообраэования в закритической области и построение зависимости Р=Р (е), Известен способ испытания конструкций, принятый за прототип, Основанный HB том, что к конструкции прикладывают ос- 10 новную нагрузку и одновременно с ней прикладывают дополнительную нагрузку, равную по величине основной нагрузке и направленную противоположно и соосно ей, а эа гем дополнительную нагрузку умень- 15

: 4а4от ступеня4ли. лзменяя основную нагрузку.

Известный стенд, принятый за прототип, содержит основание, нагрузочную систему со сбрасывателем нагрузки, при этом 20 стенд снабжен нагрузочной траверсой и сбрасывателем для создания нагрузки, а нагрузочная система выполнена в виде рычага с грузом, причем сбрасыватель нагрузки соединен с рычагом и нагрузочной траверсой. 25

Способ и стенд обладают недостатком, заключающимся в недостаточной информативности, ТВх как в момент потери устойчивости торцы оболочки практически мгновенно перемещаются в осевом направлении и не- 30 возможно проследить процесс волнообразования в закритической области.

Цель изобретения — расширение информативности путем обеспечения плавного нагружения, 35

Это достигается тем, что в предлагаемом способе основное и дополнительное усилия прикладывают величиной большей верхней расчетной критической нагрузки потери устойчивости оболочки, изменение 40 дополнительной нагрузки осуществляют 4ly-, тем ее уменьшения до момента нарушения пропорциональности между ЛР и деформацией, дальнейшего увеличения дополнительной нагрузки до момента прекращения 45 приращения деформации и последующего ее уменьшения.

В предлагаемом стенде для испытания цилиндрических оболочек на устойчивость 50 при осевом сжатии механизм создания дополнительной нагрузки выполнен в виде установленных между рамой и плитой соосно основным дополнительных гидравлических нагружателей по числу основных, связан- 55 ных с источником давления дополнительными трубопроводами со сбрасывающим клапаном, и клапанов отсечки, размещенных в основном и дополнительных трубопрОвОдах.

На фиг, 1 изображена зависимость сближения торцов оболочки е от величины осевой сжимающей нагрузки Р в оболочке; на фиг, 2 — стенд, общий вид, Способ осуществляется следующим образом. Существо способа испытания поясним на примере проведения испытаний с помощью стенда, изображенного на фиг. 2, Стенд для испытания оболочек на устойчивость при осевом сжатии содержит основание 1 для закрепления на нем одного торца испытуемой цилиндрической оболочки 2, плиту 3, закрепленную на втором торце оболочки, основной гидравлический нагружатель (силовозбудитель) 4, размещенный между основанием и плитой, при этом силовозбудитель 4 шарнирно скрепляют с основанием, B его шток 5 — с плитой 3.

Дополнительный гидравлический нагружатель (силовозбудитель) 6 (количество дополнительных силовозбудителей равно количеству основных силовозбудителей) устанавливают соосно с основным силовозбудителем, шарнирно скрепляют его с основанием, а шток его 7 шарнирно скрепляют с плитой 3 со стороны, противоположной узлу крепления штока 5 основного силовозбудителя 4.

Рабочая полость 8 силовоэбудителя, образованная над его поршнем 9, жестко скрепленным со штоком 5, магистралью 10, сообщена с источником 11 давления. В магистрали 10 установлен отсечный клапан 12, Рабочая полость 13 дополнительного силовозбудителя, образованная под его поршнем 14, жестко скрепленным со штоком 7, дополнительной магистралью 15 сообщена с источником 11 давления, В магистрали 15 установлен отсечный клапан

16, а между отсечным клапаном и рабочей полостью 13 дополнительной силовозбудителя — сбрасывающий клапан 17, В силовозбудителях 4 и 6 выполнены дренажные отверстия соответственно 18 и 19.

Стенд. работает следующим образом. От источника 11 давления по магистралям 10 и

15 через открытые отсечные клапаны 12 и 16 (сбрасывающий клапан 17 в этот момент закрыт) в рабочие полости 8 и 13 основного

4 и дополнительного 6 силовозбудителей одновременно под давлением подается рабочее тело, создающее в них одновременно равные и противоположно — соосно направленные основную нагрузку То и дополнительную нагрузку Тдоп. Основной силовозбудитель 4 создает основное усилие

То, а дополнительный силовозбудитель 6— дополнительное усилие Тдол.

Начальное значение То и равной ей

Тдол. нагрузок устанавливают с таким расче1744570 том, чтобы То> Pêð, где P p — верхняя расчетная критическая нагрузка для оболочки, Испытания проводят в следующей последовательности. В начальный момент оболочка находится в ненагруженном со- 5 стоянии, так как

То=Тдоп.

Затем плавно стравливают рабочее тело из рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя 6 путем открывания клапа- 10 на 17 при закрытом клапане 16.

В основном силовозбудителе 4 одновременно с этим поддерживают давление, а следовательно и нагрузку постоянной и равной То, 15

Давление в силовозбудителях 4 и 6 можно замерять с помощью манометров (датчиков давлений) 20 и 21 соответственно.

Усилия в силовозбудителях непосредствен-. но могут замеряться с помощью датчиков 20 силы 22 и 23, Перемещение верхнего торца оболочки (т.е. взаимное сближение торцев "е") замеряется с помощью датчиков 24 перемещений, закрепленных на штанге 25, в свою 25 очередь жестко закрепленной на основании, Кроме того, в процесс".—,:и:спытаний замеряютт деформацию оболочки с помощью тензорезисторов, наклееных на оболочку, 30

Величины давлений s силовозбудителях 4 и 6 и переме .цений, замеряемые с помощью датчиков 24 давления и перемещения, преобразуются в электрические сигналы, 35

В процессе испытания производят сравнение сигналов: сигнала, пропорционального разнице давлений усилий в силовозбудителях 4 и 6 — обозначим сигнал 4Р, сигнала, пропорционального, переме- 40 щению торца оболочки, обозначим сигнал (e.

Сравнение сигналов осуществляется с помощью блока измерений (на чертеже не показан). 45

При деформации оболочки в пределах прямой ОА сигнал (p и сигнал < е пропорци ональны, что фиксируется с помощью блока измерений.

Уменьшение усилия в дополнительном 50 силовозбудителе 6 происходит за счет стравливания рабочего тела из его рабочейполости 13 через открытый сбрасывающий клапан 17.

Поддержание усилия в основном сило- 55 возбудителе 4 на постоянном уровне осуществляется за счет подкачки в его рабочую полость 8 дополнительного рабочего тела, при этом происходит осевое сжатие штоков

7 и 5 силовозбудителей (и соответственно связанных с ними поршней 14 и 9), что обеспечивает свободное деформирование оболочки, а скорость деформирования регулируется величиной проходного сечения клапана 17. В момент достижения точки А на кривой фиг. 1 (т,е. достижение верхней экспериментальной критической нагрузки Ркр ) нарушается пропорциональность между сигналами (р и (е.

После этого проходное сечение сбрасывающего клапана 17 уменьшают до тех пор, пока дополнительное усилие в нем Тдоп. не начнет увеличиваться, но так как клапан 17 открыт, то деформирование оболочки продолжается, а из рабочей полости 13 силовозбудителя 6 рабочее тело продолжает стравливаться через клапан 17. В силовозбудителе 4 поддерживается усилие на постоянном уровне за счет подачи в его рабочую полость 8дополнительного рабочего тела.

Процесс деформирования оболочки можно остановить в любом требуемом Месте путем перекрытия проходного сечения клапана 17 и клапанов 12, 16, что необходимо, например, для замера параметров волнообразования на поверхности оболочки.

На участке деформирования АВ происходит увеличение усилия в дополнительном силовозбудителе 6.

Стенд исключает в закритической области мгновенное деформирование оболочки (т,е. исключает мгновенный переход из точки А на кривую ВС). Достигается это тем, что в закритической области происходит увеличение дополнительного усилия и следовательно происходит уменьшение усилия в оболочке, Усилие в оболочке определяется из соотношения

Р=То Тдоп

Наличия рабочего тела в рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя препятствует мгновенному деформированию оболочки.

Усилие Тдоп. в дополнительном силовозбуди rene увеличивают до тех пор, пока продолжается деформирование оболочки.

В стенде это обеспечивав-:ся тем, что при давлении рабочего тела в рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя, при котором обеспечивается величина Тдоп, при которой усилие в оболочке достигается н

Ркр, деформированию оболочки препятствует рабочее тело, находящееся в рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя 6. После этого начинают снова уменьшать усилие в дополнительном силовозбудителе

37nr$5 0 г;, для чего увеличивают проходнО8 сечение !13j,8на 1 (, РОрм tl8 изобретения

1. CпОсоб испытания Q<, ééjnHÄIçéческих

Ооолочек на устойчивость при Осевом сжагии по которому к одному торцу оболочки прикладывают pdBHbl8 lio величине и противог:Оложные по направлению основную сжимающую и дополнительную растягиваощую нагрузки, изменяют, дополнительную нагрузку и фиксируют разницу ЛР между нагрузками и деформацию оболочки, по которым судят об устойчивости оболочки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширени: информативности путем обес-.«,:::.;:.ла::: -.Ого нагоужения основное и дополни ГельнО8 y ñjnëèÿ прикладывают ве личи;-::ай, бол ьшей верхней расчетной критической нагрузки потери устойчивости оболочки, изменение дополнительной нарузки Осуществля ат путем ее уменьшения ,=,î момента нарушения пропорциональности между ЬР и деформацией, дальнейше -о увеличения дополнительной нагрузки до момента прекращения приращения деформации и последующего ее уменьшения, 2. Стенд для испытания цилиндрических оболочек на устойчивость при осевом

5 сжатии, содержащий раму с основанием для закрепления одного торца испытуемой оболочки, плиту, предназначенную для закрепления ее на другом торце испытуемой оболочки, размещенные между основанием

10 и плитой гидравлические нагружатели, связанные с ними трубопроводами источник давления и механизм создания дополнительной нагрузки, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности

15 путем обеспечения плавного нагружения, механизм создания дополнительной нагрузки выполнен в виде установленных между рамой и плитой соосно основным дополнительных гидравлических нагружателей

20 по числу основных, связанных с источником давления дополнительными трубопроводами со сбрасывающим клапаном, и клапанов отсечки, размещенных в основном и дополнительном трубопроводах, 7R