Способ испытаний образцов материалов на ползучесть

 

cGi03;>D(.;.Бтских

CD! II1>iËÈC ГИЧБСКИХ

РБСПУБЛИК (я.)" 6 01 Г (3/18

ГОсУДАРс ГБеннь(Й кО>1итг=т

I10 ИЗОБРETEI I(4>ir1 И ОТКРБГ(ИГ(М

ПРИ Г! (T(СССГ

ОП(1САНИГ ИЗОБРЕТЕН(Я

"-«ф

r(21) 4851552/28 (22) 1б,07.90

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.10.92. 51011. 1,1 39 (71) Московский,! I>!(61 ср:го-физи !еский институт (72) В.М. Бар.::.Нов, С.А. Яолобуев и П,И, Лавейкин 5(.>) 1, ьоззь.ка A.û. (метОды Гоояч!.I>; меха((иЧВСКИХ BIC!II (таНИй г18Т ЛЛОВ, (и.; (у1РТВЛ" /O гия, 1905, с. - . 89.

А В 1Т,DGI o г >;,1 Г(-1 «з-,:,. " т Г 1 (Г (5i() СПОС1.. Г:!ФС((ЬГГИ-,ИЙ О!Б" АЗЦОВ Г. 1А1 Е Р (/1А.(1С> Б ((,t, 1 Ол ЗУГ) ЕСТЬ (57) Изобретение 0Tilîc!ëTcÿ к:(спыгательI l 0É «ехнике, t» -1аcTl lOcTI! v. Сг(ссо бам исп ыТа 1ИИ 06;, 63IIOB 14 ТЕРИВЛОВ Н л ПОЛЗ>r×6CTÜ, Изобрете((ие отно ится к испытательной тех(лико. а именно к способам испыпганий материалов на ползу (есть, и может быть использова((о В полях ио((ИЗирующих излучений и ВГ,(соких те(.:.:ператур.

Известен способ испьпания материаlI0B ilc3 ПОЛЗУЧ8СТЬ, 3с.;КЛ(оча10ЩИЙСЯ В ТОМ, что 3GKP8ÃIi!ß!OT cTOPæí860û ОЬ(зазеЦ ОДним кон Г(o!4 в захвате исп ытаTел ьной ма! 11и ны, нагреза о Г ог(з, к дру ому концу прикладыва10т OGOTQ,иную наг(зузку в ВидО г1зуза и пер и о,. :,:;:; а с к и о и р е,д 6 л я ю т д е ф 0 р м а ц и и образца, с учетом которой судят 0 =:îëçó÷åCTvi (1), Недостатком даilllîãÎ способа является ограниченная область г рименения, Вариант способа. по которому образец периодически извлекают из установки для измерения Дефор(иации. не может быпгь реализован в IIOfiR; ионизирующих излучений.

Испытания >ке с измерением деформации

;,, 5U„„17708l4 А1 и может быть использовано В полях ионизиру(ащи>,: излу(ений. Целью изобретения является повышение точности определения деформации ползучести путем уменьшения

Рлияния измен8ния размеров Груза при ис пытаниях, например, вследствие облучения или нагрева. Для зтого в известном способе, 6ключаюшеГ1ся в тОм, что подвешивают стер>кневг!1 ОбразГ1ц Одним кОнцОм, к друго.,у концу поисаединя .От груз, периодически зозбужда(от свободные колебания качания сисгемь1 образец-груз и измеряют период колебаний системы, с учетом изменений которого судят о деформации ползучести образца. Согласно изобретению крепление образца к грузу производят в центре масс груза.

Образца непосредственно в установке характеризуются невысокой точностью и надежностью вследствие влияния излучения на средства измерения.

Известен также принятый за прототип способ испытания образца материала на ползучесть, заклю(а(ОГцийся в тОм, что подвешивают стержневой образец одним концом в захвате испытательной машины с

ВозможнocTi-. !0 качания Относитель Io тОчки подвеса, нагревают его, измеряют геометрические размеры и массу груза. присоединя(от груз:,: другому концу образца, периодически Возбуждают свободные колебания качаниЯ cwcT6r4bl Образец-Груз и измеря(от период колебаний, с учетом изменений которо(о, а также массы и Ieoметрических раз(;еров груза судят о деформации ползучести образца (21.

Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность измерения

1770814

20 возможностью качания относительно точки 25 подвеса. к другому концу образца присое30

40

50

55 деформации ползучести образца в условиях испытания, вызывающих изменение размеров груза, например, вследствие радиационного распухания при облучении. В этом случае изменяется момент инерции. груза и системы образец-груз относительно точки подвеса и расстоя.ние от центров масс груза и системы до этой точки. Поскольку указанные параметры определяют зависимость периода свободных колебаний физического маятника от длины образца, их изменение в процессе эксперимента обусловливает погрешность в определении деформации ползучести.

Целью изобретения является повышение точности определения деформации полэучести путем уменьшения влияния изменения размеров груза при испытаниях.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе испытания образца материала на полэучесть, заключающемся в том, что измеряют массу стержневого образца, геометрические размеры и массу груза. подвешивают образец одним концом с диняют груз, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз и измеряют период колебаний системы. с учетом изменений которого, а также массы образца, массы груза и геометрических размеров груза судят о деформации полэучести образца. Согласно предлагаемому изобретению крепление груза к образцу производят в центре масс груза.

Крепление образца к центру масс груза позволяет увеличить точность измерения деформации ползучести образца, поскольку именно в этом случае при изменении размеров груза не изменяется расстояние от центра масс маятника до оси качания и s наименьшей мере изменяется момент инерции груза и всей системы относительно точки подвеса. Поскольку момент инерции системы образец-груз относительно точки подвеса и расстояние от этой точки до центра масс маятника зависят от масс, размеров и ориентации образца и груза относительно оси качания в то же время определяют период свободных колебаний системы, повышение точности определения деформации полэучести образца по периоду колебаний маятника достигается путем уменьшения влияния изменения размеров груза на эту зависимость за счет присоединения образца к центру масс груза. (Известно. что момент инерции тела относительно оси качания выражается суммой момента инерции тела относительно проходящей че5

15 рез его центр масс оси и произведения массы тела на квадрат расстояния между этими осями, По предложенному способу. расстояние между осью качания и центром масс груза определяется только длиной образца и не зависит от размеров груза, поэтому изменение момента инерции системы относительно точки подвеса зависит только от изменения момента инерции относительно этой точки и изменения момента инерции груза относительно его центра масс).

Способ реализуется следующим образом.

Берут груз, форма которого обеспечивает возможность его крепления с образцом в центре масс. Измеряют массу стрежневого образца, геометрические размеры и массу груза. Образец свободно подвешивают одним концом с возможностью качания относительно точки подвеса, другим концом соединяют с центром масс груза, образуя маятник. Периодически возбуждают свободные колебания системы образец-груз.

Регистрируют период колебаний, по изменению которого с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца, Для возбуждения колебания системы и регистрации их периода используют любые удобные и работоспособные в условиях испытания способы, причем отдают предпочтение .бесконтактнь1м. Расчет деформации ползучести проводят с использованием соотношения, описывающего колебания физического маятника и связывающего, в частности, период колебаний с массой и геометрическими размерами образца и груза.

Проверку работоспособности производили на лабораторном макете. Образцом служила медная проволока длиной 500 м, диаметром 2 мм и массой 14 г., грузом— медная сфера диаметром 40 мм и массой

300 г с отверстием диаметром 2,5 мм до центра масс. Образец одним концом подвесили с возможностью качания, другим соединили с центром масс груза. В узле подвеса применили цанговый зажим и ножевую опору. Для измерений периода колебаний использовали источник света, оптическую систему, электрическую схему с фотодиодом, затемняемым маятником в положении равновесия, частотомер-хронометр и другое оборудование. Период колебаний системы при начальной длине образца и комнатной температуре равен

1,41354 с. Сначала маятник нагревали.с целью контролируемого (по значению коэффициента термического расширения) изменения размеров груза и образца, При нагреве системы на 60 С период ее колебаСоставитель В.Лазарева

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Г.Бельская

Заказ 3735 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 ний увеличился до.1,41424 с, т,е. на 0.0007 с„а размеры образца и груза увеличились на 0,1 g,. Затем остывший образец испытали на ползучесть. Периодически возбуждали 5 колебания системы, измеряли период колебаний и по его изменению с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза определяли деформацию ползучести 10 образца с использованием зависимости

Т вЂ” 2 /

A g c1 где Т вЂ” период колебаний физического ма- 15 ятника;

3 — момент инерции системы образецгруэ относительно оси качания;

m — масса маятника (образца и груза);

g — ускорение свободного падения; 20

d — расстояние между центром масс системы и осью качания.

При определении вклада в I момента инерции груза учитывали наличие в нем отверстия и смещение центра масс груза от- 25 носительно геометрического центра сферы, Значение d для предложенного способа пропорционально длине образца. В результате измерений и расчетов получили зависимость периода колебаний системы от 30 длины образца, По этой зависимости, в частности, деформации образца 0,1 за счет ползучести, как и удлинению его на ту же величину при нагреве, соответствует период колебаний 1,41425 с. Это свидетельству- 35 ет, что увеличение периода колебаний с«стемы на 0,0007 с при нагревании произошло не за счет изменения размеров груза, а вследствие температурного расширения образца что подтверждает работоспособно > ь способа.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению |: прототипом позволяет AQвысить точность измерений деформации полэучести за счет уменьшения влияния изменения размеров груза на результат измерений.

Фармула изобретения

Способ испытаний образцов материалов на ползучесть, 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 измеря oò период колебаний системы, с учетом изменений которого, а также массы образца, массы и геометрических размеров груза судят о деформации полэучести образца, отличающийся тем, что, (; целью повышения точности путем уменьшения влияния изменения размеров груза при облучении или изменении температуры, крепление гру;а к образцу производят в центре масс груза.