Образец для испытаний металлических труб на усталость при двухосном напряженном состоянии

 

Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для определения усталостной прочности металла труб. Образец для испытания выполнен в виде сегмента полого цилиндра 1, имеющего в плане крестообразную форму с лучами 2. Длина луча 2 должна быть не менее его ширины, которую выбирают из соотношения В 2 Vl,8h(2R-1,8h), где В - ширина луча образца; h - толщина образца; R - радиус кривизны сегмента. Это позволяет сохранять при испытаниях эффект локального выпучивания, присущий целой трубе, из которой вырезан образец, нагруженной локальными усилиями, что повышает точность и достоверность оценки усталостной прочности металла труб. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (k! ) (s<)s G 0t N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4915829/28 (22) 04.03.91 (46) 07.08.93. Бюл. М 29 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) Т.С.Есиев, К.Д,Басиев и O N.Стеклов (56) Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкции к коррозии под напряжением.

М.: Машиностроение, 1990, стр.113 — 114. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ

ДВУХОСНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ (57) Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для определения усталостной прочности металла труб. Образец для испытания выполнен в виде сегмента полого цилиндра 1, имеющего в плане крестообразную форму с лучами 2, Длина луча 2 должна быть не менееего ширины, к т вы и к1тизсоотношения В= 2 1,8h{2R— - 1,8h), где В— ширина луча образца; h — толщина образца;

R — радиус кривизны сегмента. Это позволяет сохранять при испытаниях эффект локального выпучивания, присущий целой трубе, из которой вырезан образец, нагруженной локальными усилиями, что повышает точность и достоверность оценки усталостной прочности металла труб. 1 ил.

1832186

ТВП 2II 1ЯЛ где h — толщина образца;

R — радиус кривизны сегмента.

Составитель Т.Есиев

Техред М.Моргентал Корректор А,Мотыль

Редактор С.Кулакова

Заказ 2607 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

Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для определения усталостной прочности металла труб при двухосном напряженном состоянии.

Цель изобретения — повышение точности испытания.

На чертеже представлен образец для испытания.

Образец выполнен в виде сегмента полого цилиндра 1, вырезанного из натуральной трубы и имеющего в плане крестообразную форму с лучами 2. Ширина луча 2 равна ширине сегмента 1, так как в процессе испытания важно, чтобы граница зоны двухосного напряженного состояния была равноудалена от оси симметрии образца. Это существенно как для практической реализации испытания образца, так и для проявления двухосности. Длина луча 2 должна быть равна или больше его ширины, так как локальное выпучивание центральной зоны образца, образованной пересечением сегмента полого цилиндра 1 и лучей 2, носит четко выраженный затухающий характер и минимально необходимая длина луча 2 определяется расстоянием от центра образца до точки полного затухания прогиба выпученной поверхности, которая расположена на краю лучей 2.

Испытание образца осуществляют следующим образом.

Торцы сегмента полого цилиндра 1 нагружают двумя противоположно-направленными усилиями. Нагружающее усилие определяют по тарировочному графику для каждого конкретного образца, в котором указана зависимость между нагружающим усилием и возникающим напряжением, Нагружение образца осуществляют на любой стандартной установке малой мощности, В центральной зоне образца создается локальное выпучивание и вызванное им двухосное напряженное состояние как на внешней поверхности центральной зоны, так и нв внутренней. При этом, так как передача внешнего усилия к центральной зоне осуществляется при помощи торцов сегмента полого цилиндра 1, а сама центральная эона свободна от нагрузки, становится возможным непосредственное наблюдение и контроль за процессом разрушения. С целью локализации процесса разрушения в центре образца наносят надрез полуэллиптической формы и в процессе испытания следят эа образованием и ростом трещины от исходного надреза как в глубь образца, так и по его поверхности. Испытания прекращают по мере выхода трещины эа пределы центральной зоны и по глубине и длине

"0 трещины судят об усталостной прочности металла трубы, из которой вырезан образец.

Предлагаемая форма и размеры образца позволяют сохранить при испытании эф15 фект локального выпучивания, присущий целой трубе, нагруженной локальными усилиями и дают возможность управлять характером самого выпучивания, благодаря чему независимо от исходных геометрических

20 параметров трубы, из которой сделан образец, в его центральной зоне создается двухосное напряженное состояние наиболее характерное для трубы под давлением. При этом ни сам эффект локального выпучивания, ни возможность регулирования степенью двухосности не зависят ни от механических свойств материала трубы, ни от применяемых приспособлений и устройств для создания усилий.

30 Так как данный образец моделирует натурную толщину и кривизну реальной трубы, а также ее напряженное состояние, то удается существенно приблизить условия испытания к эксплуатационным и обеспечить

35 высокую точность и достоверность оценки усталостной прочности металла трубы.

Формула изобретения

Образец для испытаний металлических труб на усталость при двухосном напряжен40 ном состоянии, выполненный в виде сегмента полого цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, образец имеет в плане крестообразную форму, длина луча В не менее его ширины, 45 которая выбрана иэ соотношения