Способ испытаний образцов материалов на ползучесть при облучении

 

Использование: в испытательной технике при испытаниях на ползучесть. Сущность: в образце периодически возбуждают свободные колебания подвешенного образца . Вне поля излучения аналогично испытывают контрольный образец. О ползучести образца в поле излучения судят с учетом изменения параметров колебания контрольного образца и его деформации. 5 з.п.флы....... .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 И 3/18 (22) (46) (71) сти (72) вей (56) чес с.87

Ы

6.07.90

7,02.93. Бюл. N- 5 осковский инженерно-физический инт .М. Баранов, С.А. Волобуев, Л.И. Лан и К,Р. Набойченко орздыка А.М. Методы горячих механих испытаний; М.; Металлургия, 1955, 89. вторское свидетельство СССР

59772, кл. G 01 N 3/18, 1989. зобретение относится к испытательной ехнике, а именно к способам испытаний материалов на ползучесть в полях ион зирующих излучений. звестен способ испытания образца мате иала на ползучесть, заключающийся в том, ITo закрепляют стержневой образец одн м концом в захвате испытательной маш ны, нагревают его до заданной темпера уры, к другому концу образца приклад вают постоянную нагрузку в виде груз и периодически определяютдеформацию бразца, по которой судят о ползучести, недостатками дан ного способа я вля ются н"высокие точность и надежность при пров дении испытаний в условиях облучения, то связано с влиянием излучения на сред тва измерения деформации. Периодическ е извлечение образца иэ установки для эмерения деформации в этом случае искл чается. звестен также принятый за прототип спас б испытания образца материала на полэучесть, заключающийся в том, что подвеш фают стержневой образец одним концом Р захвате испытательной машины с

„„5U „„1793316 А1 (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ (57) Использование; в испытательной технике при испытаниях на ползучесть. Сущность: в образце периодически возбуждают свободные колебания подвешенного образца. Вне поля излучения аналогично испытывают контрольный образец. О ползучести образца в поле излучения судят с учетом изменения параметров колебания контрольного образца и его деформации. 5 з, п,флы. воэможностью качайия относительйо точки подвеса, нагревают его, измеряют геометрические размеры и лхассу груза, присоединяют груз к другому венцу образца, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз и l13меряют период колебаний, с учетом изменений которого, а также массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца, Недостатками способа являются его ограниченные технологические возможности, обусловленные возможностью испытаний только образцов простой формы, а также невысокая точности опоеделения деформации ползучести, обуслов, енная влиянием на колебания образца с грузом трения в узле подвеса обрззца и сопротивления среды при качании и неучитываемым влиянием распределения масс в каждом конкретном узле крепления груза к образцу на параметры колебаний системы образецгруз. Кроме того, при отсутствии жес;кого соединения образца с грузом возможно возникновение дополнительных (неучтенных в данном способе) колебаний груза относи1793316 тельно точки его соединения с образцом, что оказывает влияние на точность определения деформации образца.

Цель изобретения — повышение точности измерения деформации ползучести и расширение технологических возможностей способа путем обеспечения возможности испытания образцов и изделий сложной формы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе испытания образца материала на ползучесть, заключающемся в том, что испытуемый в полях ионизирующих излучений образец свободно подвешивают с возможностью качания относительно точки подвеса, периодически возбуждают свободные колебания качания образца и измеряют период колебаний, с учетом изменения которого судят о деформации ползучести образца, вне зоны облученйя аналогично испытуемому образцу подвешивают с возможностью качания относительно точки подвеса контрольный образец, выполненный одинаковым по размерам и плотности с испытуемым образцом, периодически измеряют деформацию контрольного образца и возбуждают свободные колебания качания контрольного образца относительно точки подвеса аналогично колебаниям испытуемого образца; измеряют период колебаний контрольного образца, а о деформации ползучести испытуемого образца судят с учетом деформации контрольного образца и изменения периода его колебаний, Для расширения диапазона нагрузок к контрольному и испытуемому образцам аналогичным образом, т.е. путем применения одинакового крепления, жестко присоединяют грузы одинаковой массы и геометрических размеров.

Для повышения производительности способа за счет сокращения времени испытания контрольного образца последний нагревают и испытывают в диапазоне температу р, ограниченном температурой возможных структурных изменений материала контрольного образца.

Для дальнейшего повышения точности и удобства проведения испытаний перед измерениями деформации контрольного образца его охлаждают и термостатируют до окончания измерения деформации и периода свободных колебаний качания.

Для дальнейшего повышения точности термостатирование контрольного образца проводят при температуре, при которой определяют ползучесть испытуемого образца, Для повышения точности испытания контрольного и исследуемого образцов проводят в вакууме..

Использование контрольного образца, выполненного одинаковым по размерам и плотности с испытуемым образцом, при периодическом измерении его деформации и возбуждении свободных колебаний качания контрольного образца относительно точки подвеса аналогично колебаниям испытуемого образца (в той же плоскости; что и колебания испытуемого образца) с измерением периода этих колебаний обеспечивает адекватные колебания контрольного образца с

15 образцом, ползучесть которого необходимо определить (т.е, испытуемым образцом), позволяет построить экспериментальную зависимость периода колебаний от длины контрольного образца, учитывающую конк20 ретные особенности проведения испытаний: трение в узле подвеса, сопротивление среды (например, воздуха или инертного газа) и другие. Учет полученной зависимости изменения периода колебаний испытуемого образца в условиях проведения испытаний повышает точность определения деформации ползучести испытуемого образца. Необходимость использования контрольного образца с геометрическими. размерами и

3О плотностью, равными размерам и плотности испытуемого образца обусловлена тем, что только в таком случае перйод колебаний контрольного образца будет равен периоду колебаний испытуемого образца, т.к. пара3Б метры колебаний физического маятника зависят именно от геометрических размеров колеблющегося тела и его плотности. Кроме того, это позволяет определить деформацию ползучести образцов любой сложной

40 формы.

Именно жесткое присоединение аналогичным образом, т.е. путем одинакового крепления, к контрольному и испытуемому образцам грузов одинаковой массы и гео 15 метрических размеров позволяет расширить диапазон нагрузок при испытаниях, исключив при этом возможность возникновения дополнительных колебаний грузов относительно точек их соединения с

50 образцами; что может оказывать существенное влияние на периоды колебаний систем образец-груз (в противном случае нежесткого крепления при одних и тех же геометрических размерах контрольного и

55 испытуемого образцов и массах груза в зависимости от особенностей возбуждения колебаний системы образец-груз для каждого образца возможны разные периоды колебаний образцов, что резко снижает точность или даже делает невозможным оп1793316

10

20

30

55! ределение деформации испытуемого образца по колебаниям контрольного образца). увеличение температуры испытаний контрольного образца сокращает время его испытаний на ползучесть и этим позволяет

1 повысить производительность исследований, Ограничение температуры испытаний онтрольного образца значением, соответтвующим началу возмо>кных структурных изменений его материала, исключает возр можность локального изменения его разме-! ов, что может оказать существенное лияние на характеристики колебаний кснрольного образца.

Охлаждение и термостатирование KQ! lрольного образца на время проведения измерений его деформации и периода олебаний способствует повышению точноти и удобства способа, поскольку позволят исключить, изменение размеров образца следствие изменения его температуры и спользовать для измерений наиболее точые, простые и удобные из известных метаов, применение которых при повышенной мпературе образца было бы затруднено ли исключено.

Термостатирование контрольного обазца при температуре испытаний исследуемого образг а также позволяет повысить т чность способа, так как s одинаковых темературных условиях конкретные особености испытаний (например, трение в узле подвеса) проявляются одинаковым образ м, что способствует получению идентичHblx зависимостей периодов колебаний от д формаций ползучести для контрольного и и1спытуемого образцов.

Вакуумированием испытауел»ого и конт ольного образцов перед возбуждением и свободных колебаний достигается дополн тельное повышение точности определения деформаций ползучести. Это о условлено тем, что на процесс колебаний о азывает влияние сопротивление среды, э висящее. в частности, от ее давления и с орости движения маятника. Использован е вакуума при испытаниях позволяет точи е воспроизводить условия колебания о разцов. а следовательно, увеличить точн >сть получения зависимости периода колебаний контрольного образца от его деформации (за счет уменьшения разброса д нных) и с большей достоверностью иси льзовать эту зависимость для определения деформации ползучести испытуемого образца.

Споссб реализуют следующим образом.

I.

Берут контрольный образец с геометрич скими размерами и плотностью, равными

I геометрическим разл»ерал» l» плотности образца, ползучесть которого при облучении необходимо исследовать. Вне эоны облучения (например, в лабораторных условиях) подвешивают контрольный образец с возможностью качания относительно точки подвеса. С течением времени контрольный образец деформируется под действием собственного веса, при этом периодически измеряют деформацию образца и возбуждают свободные колебания качания образца (любым пригодным в конкретных условиях проведения эксперимента способом, например ударом, толчком, пневматически и т.д,) относительно точки подвеса. Деформацию образца также измеряют любым пригодным в данных условиях способом, например оптическим при помощи катетометра, интерферометра и т,д. В случае необходимости образец снимают и измеряют его длину. Измеряют периоды свободных колебаний образца и строят зависимость изменения периода колебаний от длины контрольного образца.

Испытуемый в полях ионизирующих иэлучений образец подвешивают аналогично контрольному образцу, т,е. путем применения одинакового с контрольным образцом подвеса, Периодически во времена, определяемые заданной программой испытаний, возбу>кдают свободные колебания качания испытуемого образца относительно точки подвеса, аналогичные колебаниям контрольного образца (т.е. в той >ке llllocKocTH качания . Измеряют периоды колебаний и по зависимости периода колебаний контрольного образца от его длины определяют длину испытуемого в процессе облучения образца, по которой судят о ползучести образца.

Для расширения диапазона нагрузок к контрольному и испытуемому образцам аналогичным образом (путем применения одинакового крепления) жестко присоединяют грузы одинаковой массы и геометрических размеров.

Для увеличения производительности способа за сче-; сокращения времени испытания контрольного образца последний нагревают и испьтывают в диапазоне температур, ограниченном температурой возможных структурных изл»енений материала, Для дальнейшего увеличения точности и повышения удобства проведения испытаний перед из ерениями деформации контрольного образца его охлаждают и термостатируют до окончания измерения деформации и периода свободных колебаний качания.

1793316

25

35

Для дальнейшего повъ<шения точности термостатирование контрольного образца проводят при температуре, при которой исследуют ползучесть испытуемого образца.

Для повышения точности испытания контрольного и исследуемого образцов проводят в ваккуме.

Проверку работоспособности способа проводили в лабораторных условиях на макете. В качестве образцов использовали отрезки оловянно-свинцового припоя в виде проволоки длиной по 500 мм и массой по 10

r. Узел подвеса включал ножевую опору и цанговый зажим. Для регистрации периода колебаний использовали источник света, оптическую систему, электрическую схему с фотодиодом, затемняемым маятником в положении равновесия, частотомер-хронометр и другое оборудование. Изучали ползучесть образцов под действием собственного веса. Сначала испытали один образец в качестве контрольного. Периодически измеряли длину образца компаратором, возбуждали колебания образца известной длины и измеряли их период. С использованием полученных пар значений строили зависимость периода колебаний от длины образца. По этой зависимости, в частности, длинам образца 500, 505, 510, 515, 520 и 525 мм соответствуют периоды колебаний

1,15820; 1,16398; 1,16973; 1,17545; i,18114 и 1,18681 с. Затем на том же устройстве испытали на ползучесть второй условно недоступной образец. Результаты определения деформации этого образца как по периоду колеб""«èé с учетом ранее полученной зависимости, так и непосредственно

Формула изобретения

1, Способ испытаний образцов материалов на ползучесть при облучении, заключающийся в том, что испытуемый образец подвешивают с возможностью качания относительно точки подвеса, периодически возбуждают свободные колебания качания образца, измеряют период колебаний и определяют деформацию ползучести образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей при испытании образцов сложной формы за счет исклю <ения измерения момента инерции в процессе деформации вне зоны облучения, аналогично испытуемому образцу подвешивают с воэможностью качания относительно точки подвеса контрольный образец, выполHeHHblA одинаковым по размерам и плотнокомпаратором совпали. Все измерения проводили при комнатной температуре. Для ускорения процесса ползучести в периоды времени между измерениями образцы на5 . гревали.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерений деформации ползучести и устранить ограничения на форму испытуемых объектов. Кроме того, при дополнительном аналогичном жестком присоединении грузов с одинаковыми массами и геометрическими размерами к испытуемому и контрольному образцам дополнительно расширяется диапазон нагрузок и повышается точность определения деформации ползучести при этих нагрузках. Дополнительный нагрев контрольного

20 образца в диапазоне температур, ограниченном температурой структурных изменений материала контрольного образца, позволяет повысить производительность способа. Способ становится более удобным, если перед измерениями деформации контрольного образца его охлаждают и термостатируют до окончания измерения деформации и периода колебаний. Если термостатирование контрольного образца производят при температуре проведения исследований испытуемого образца, то повышается точность определения деформации ползучести испытуемого образца, . Проведение испытаний контрольного и исследуемого образцов в вакууме также повышает точность определения деформации полэучести. сти с испытуемым, периодически измеряют деформацию контрольного образца и воэбуждаютсвободные колебания качания контрольного образца относительно точки подвеса аналогично колебаниям испытуемого образца, измеряют период колебаний контрольного образца, а деформацию ползучести испытуемого образца определяют с учетом деформации контрольного образца и изменения периода его колебаний, 2. Способ по и. 1, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения диапазона нагрузок, к контрольному и испытуемому образцам аналогичным образом жестко присоединяют грузы с одинаковыми массами и геометрическими размерами.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышени,l производительности, контрольный образец нагревают и испытывают в диапазоне температур, ог1793316

I!!

Составитель В.Лазарева

Техред М,Моргентал Корректор 3.Салко

Редактор Л.Волкова

Заказ 499 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, l 01 раниченном температурой структурных из-! менений материала контрольного образца.

4. Способ по пп.1 — 3, о т л,и ч а ю щ и й- . с тем, что, с целью повышения точности и удобства проведения испытаний, перед из- 5 м рениями деформации контрольного образца его охлаждают и термостатируют до окончания измерения деформации и периода свободных колебаний.

5. Способ по пп. 1-4. о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности, термостатирование производят при температуре проведения исследований испытуемого образца.

6. Способ по и. 1 — 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, испытания исследуемого и контрольного образцов проводят в вакууме.