Способ испытаний образцов материалов на ползучесть

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытаний образцов материалов на ползучесть. Целью изобретения является повышение точности и надежности определения деформации ползучести Подвешивают одним концом стержневой образец с грузом, периодически возбуждают свободные колебания системы образец-груз, по изменению параметров которых судят о ползучести материала, при этом груз с образцом соединяют жестко. Для дополнительного повышения точности в поле температур, неравномерном вдоль оси образца , предлагается груз выполнить плоским с плоскостью, перпендикулярной оси образца. 1 з п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 N 3 /18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861997/28 (22) 16.07.90 (46) 07.08.92. Бюл, М 29 (71) Московский инженерно-физический институт (72) В.M.Áàðàíoa, С,А.Волобуев и Л,И.Лавейкин (56)(Бордзыка А.M. Методы горячих механических испытаний металлов, М.: Металлургия, 1955, с. 87-89, 2.Авторское свидетельство СССР

М 1659772, кл. G 01 N 3/18, 1988. (54) СПОСОБ: ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ

МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испыта ний материалов на ползучесть, и может быть использовано в полях ионизирующих излучений и высоких температур.

Известен способ испытания образца материала на ползучесть, заключающийся в том, что закрепляют стержневой образец одним концом в захвате испытательной машины, нагревают его до заданной температуры, к другом концу образца прикладывают постоянную нагрузку в виде груза и периодически определяют деформацию образца, по которой судят о ползучести (Борздыка

А.М. Методы горячих механических испытаний металлов. M. Металлургиздат, 1955, с.

87-89).

Недостатками этого способа являются невысокие точность и надежность при проведении испытаний в условиях облучения, что связано с влиянием излучения на сред-

«, Ы„„1753348 А1 (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытаний образцов материалов на ползучесть.

Целью изобретения является повышение точности и надежности определения деформации ползучести, Подвешивают одним концом стержневой образец с грузом, периодически возбуждают свободные колебания системы образец-груз, по изменению параметров которых судят о ползучести материала, при этом груз с образцом соединяют жестко. Для дополнительного повышения точности в поле температур, неравномерном вдоль оси образца, предлагается груз выполнить плоским с плоскостью, перпендикулярной оси образца.

1 з.и. ф-л ы. ства измерения деформации, Периодическое извлечение образца из установки для измерения деформации в этом случае искл ючается.

Известен также принятый за прототип способ испытания образца материала на ползучесть, заключающийся в том, что подвешивают стержневой образец одним концом в захвате испытательной машины с возможностью качания относительно точки подвеса, нагревают его, измеряют геометрические размеры и массу груза, присоединяют груз к другому концу образца, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз и измеряют период .колебаний, с учетом изменения которого, а также массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца (B,M.Áàðàíoâ, Л.И.Лавейкин, К.В,Набойченко. Способ испытания образца материала на полэучесть.

Положительное решение от 29.11;89 г., по

1753348

10

25

55 заявке ¹ 4629134/25-28 (182950), от

30.12,88 г„кл. С 01 N 3/18), Недостатком данного способа является невысокая точность измерения деформации ползучести образца, Это связано с тем, что при нежестком соединении образца и груза происходит их взаимное смещение в процессе колебаний, вызывающее изменения момента инерции системы относительно точки подвеса и расстояния от этой точки до центра масс маятника. Поскольку указанные параметры входят в соотношение, описывающее закономерность колебаний физического маятника и определяющее зависимость периода его колебаний от масс и размеров его элементов, в частности, от длины образца, нестабильность их значений обусловливает недостаточно высокую точность измерения деформации ползучести, Кроме того, при нежестком креплении образца и груза затруднен или невозможен выбор работоспособного в полях ионизирующих излучений способа возбуждения колебаний, обеспечивающего наименьшее смещение груза относительно образца.

Вследствие этого способ недостаточно надежен и прост, Целью предлагаемого изобретения является повышение точности, надежности и упрощение способа испытания образца материала на ползучесть.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в том, что измеряют массу стержневого об разца, геометрические размеры и массу груза, подвешивают образец одним концом с возможностью качания относительно точки подвеса, к другому концу образца.присоединяют груз, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз и измеряют период колебаний системы, с учетом изменений которого, а также массы образца, массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца, согласно предлагаемому изобретению, груз соединяют с образцом жестко, Для повышения точности измерения деформации ползучести в неравномерном вдоль оси образца температурном поле груз выполняют плоским, а образец присоединяют перпендикулярно плоской поверхности груза.

Жесткое крепление образца и груза позволяет повысить точность измерения деформации ползучести за счет исключения изменения момента инерции системы образец-груз относительно точки подвеса и расстояния от центра масс системы до этой точки, которые используются при расчете деформации образца по периоду колебаний системы, и определяют закономерность колебаний физического маятника. Такое крепление исключает вредные колебания груза относительно образца. Кроме того, повышаются удобство и надежность способа за счет расширения возможностей выбора и использования более простых и работоспособных в условиях испытаний способов возбуждения колебаний.

Выполнение груза плоским и присоединейие образца перпендикулярно плоскости груза позволяет повысить точность измерений деформации ползучести в неравномерном вдоль оси образца температурном поле, поскольку именно в этом случае в наименьшей мере изменяются за счет изменения температуры и размеров груза при колебаниях момент инерции системы относительно точки подвеса и расстояние от центра масс системы до этой точки, определяющие зависимость периода колебаний маятника от длины образца (по которой судят о деформации образца).

Способ реализуют следующим образом.

Измеряют массу образца и геометрические размеры и массу груза. Образец подвешивают одним концом с возможностью качания относительно точки подвеса, к другому концу образца жестко присоединяют груз. Периодически возбуждают свободные качания системы образец-груз и измеряют период ее колебаний, Для возбуждения колебаний и регистрации их периода используют любые работоспособные в условиях испытания способы, По изменению периода колебаний системы с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца.

Для расширения температурного диапазона испытаний образец нагревают, Для повышения точности при проведении испытаний в неравномерном вдоль оси образца температурном поле груз выполняют плоским. а образец жестко присоединяют перпендикулярно плоскости груза.

Проверку работоспособности способа проводили на лабораторном макете. Использовали медные стержневой образец длиной 400 мм диаметром 6 мм и массой 100 г и груз в форме диска диаметром 120 мм, высотой 10 мм и массой 1 кг, Образец одним концом свободно подвесили с возможностью качания, другим концом жестко соединили с диском в центре и перпендикулярно его плоской поверхности. В узле подвеса использовали ножевую опору, Применяли источник света, оптическую систему, электрическую систему с фотоэлементом, затемняемым стержнем в положении равновесия, 1753348

25 также массы образца, массы и геометриче30 тем, что при неравномерном вдоль оси образца температурном поле груз выполняют плоским, а образец присоединяют перпендикулярно плоскости груза.

Составитель В.Лазарева

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А.Ворович

Редактор С,А. Кулакова

Заказ 2762 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

5 частотомер-хронометр и другое оборудование, Периодически возбуждали свободные колебания системы и измеряли периоды колебаний. В промежутках времени между сериями колебаний и измерений маятник нагревали для ускорения процесса ползучести. По изменению периода колебаний системы с учетом массы образца и массы и геометрических размеров груза определяли изменение длины образца, Для этого использовали известную зависимость периода колебаний физического маятника от его момента инерции относительно точки подвеса и расстояния от центра масс до оси качания:

Г

Т =2K) где Т вЂ” период колебаний системы образецгруэ;

1 — момент инерции системы относительно оси качания;

m — масса маятника (образца и груза);

g — ускорение свободного падения;

d — расстояние от центра масс маятника до оси качания.

В приведенном соотношении образца значения Iu d определяются массой и геометрическими размерами образца и груза.

Для маятника иэ стержня длиной! и массой пц и диском радиусом r, высотой h и массой

mz, соединенных укаэанным выше образом, справедливы выражения:

2 2) о

m1ma

mal my

= — у — + — — — + п 2 (+ .у ) .

Полученные расчетные данные позволили построить зависимость периода колебаний системы от длины образца и деформации ползучести от времени, т.е. кривую полэучести. Согласно первой зависимости, в частности, начальной длине образца соответствует период колебаний

1,26971 с, а деформациям 1, 2 и З=,ь соответствуют периоды 1,27590. 1.28206 и 1,28819 с. Правильность определения деформации образца подтвердили несколькими непосредственными измерениями его длины компаратором в процессе испытаний.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет упростить испытания на ползучесть и повысить их точность и надежность, Кроме того способ обеспечивает расширение температурного диапазона исследований и повышение точности определения деформации ползучести в неравномерном вдоль оси образца температурном поле, Формула изобретения

1, Способ испытаний образцов материалов на полэучесть, заключающийся в том, что измеряют массу стержневого образца, геометрические размеры и массу груза, подвешивают образец одним концом с возможностью качания относительно точки подвеса, к другому концу образца присоединяют груз, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз и измеряют период колебаний системы, с учетом изменений которого, а ских размеров груза судят о деформации полэучести образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, а также упрощения способа пу35 тем упрощения возбуждения свободных колебаний качания,. груз с образцом соединяют жестко, 2. Способ по и. 1, отличающийся