Устройство для нагружения образца

 

Использование: в испытательной технике, в испытаниях на прочность внутри атомного реактора и других закрытых сосудов. Сущность изобретения: устройство для нагружения образца, включает две тяги 1, каждая из которых выполнена с возможностью соединения одним концом с образцом, одна из них снабжена нагружающим элементом, а ее торец контактирует с опорной поверхностью, выполненной на другой тяге. При этом нагружающий элемент выполнен в виде штока 4, снабженного электрическим нагревателем 5. Шток 4 выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения, более высоким по сравнению с коэффициентом линейного расширения материала тяги. Шток 4 может быть выполнен полым, а полость заполнена материалом с коэффициентом линейного расширения, более высоким, чем коэффициент линейного расширения материала штока. Технический результат: расширение технологических возможностей за счет дистанционного изменения величины нагружения. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов на прочность, а именно к испытаниям на малоцикловую усталость при высоких температурах, и может быть применено при испытаниях внутри атомного реактора и других закрытых сосудов.

Известно устройство для нагружения образца, выполненное в виде клина для расклинивания надреза образца внецентреннего растяжения, предназначенное для изучения скорости роста трещины во внутриреакторных условиях [1] При использовании этого устройства невозможно изменять в процессе испытаний величину действующей на образец нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для нагружения образца, включающее две тяги, каждая из которых выполнена с возможностью соединения одного конца с образцом, снабжена винтовой парой и имеет осевое отверстие, перпендикулярное отверстию под штырь. Другой штырь контактирует с торцом другой тяги, выполненной в виде штока, размещенного в отверстии винта, торец которого контактирует с глухим торцом гайки [2] Это устройство не может дистанционно изменять величину нагрузки на образец в герметично закрытом сосуде, например в атомном реакторе.

Предлагается устройство для нагружения образца, включающее две тяги, каждая из которых выполнена с возможностью соединения одним концом с образцом, одна из которых снабжена нагружающим элементом, а ее торец контактирует с опорной поверхностью, выполненной на другой тяге, при этом нагружающий элемент выполнен в виде штока и снабжен электрическим нагревателем, шток выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения материала тяги.

Использование штока с нагревательным элементом позволяет изменять величину нагружения дистанционно, когда устройство для нагружения образца находится непосредственно в сосуде. Выполнение штока из материала с более высоким коэффициентом линейного расширения, чем тяга, дает возможность получать большее удлинение штока и тем самым большую нагрузку на образец. Выполнение штока с полостью, заполненной материалом с более высоким коэффициентом линейного расширения по сравнению с корпусом штока, усиливает этот эффект.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображена одна модификация устройства. Устройство (фиг.1) состоит из тяги 1, один конец которой выполнен с возможностью соединения с образцом, а другой снабжен винтовой парой 2,3. Один конец штока 4 выполнен с возможностью контактирования с образцом, а другой с винтовой парой. На штоке 4 размещен, например, спиральный нагревательный элемент 5, помещенный в герметичный теплоизолирующий кожух 6.

Устройство работает следующим образом.

Исходную нагрузку, прикладываемую к образцу, задают за счет затяжки винтовой пары 2,3. Последующее нагревание штока 4 с помощью спирального нагревательного элемента 5 приводит к изменению его удлинения, а следовательно, и нагрузки, приложенной к образцу. Величину нагрузки определяют, например, с помощью тензорезисторов, наклеенных на тяге 1.

Можно изготовить шток из материала с коэффициентом линейного расширения, более высоким по сравнению с коэффициентом линейного расширения материала тяги, и таким образом увеличить величину нагружения.

Тяга 1 может быть выполнена составной (фиг.2) и контактировать с одной стороны с винтом 2, а с другой с гайкой 3. Нагружающий шток 4 выполнен в виде корпуса с полостью, в которой размещено активное тело из материала с коэффициентом линейного расширения, более высоким, чем коэффициент линейного расширения материала штока. Тело контактирует с подвижным стержнем, воздействуя на образец. Спиральный нагревательный элемент так же, как в первом случае, заключен в теплоизолирующий кожух 6. Сильфон 7 служит для герметизации полости.

Принцип работы этого устройства аналогичен первому варианту. При увеличении температуры активное тело удлиняется и стремится вытолкнуть подвижный стержень, вызывая тем самым изменение нагрузки, действующей на образец. Для предохранения внутренней полости от действия окружающей среды используется сильфон, герметично соединяющий подвижный стержень с корпусом нагружающего штока. Введение активного тела расширяет диапазон возможных перемещений нагружающего штока, а следовательно, усиливает эффект дистанционного изменения величины нагружения.

С помощью приборов, находящихся вне сосуда, можно задавать нагрузку на образец в необходимых пределах.

Устройство для нагружения образца может применяться для дистанционного изменения величины нагружения в герметично закрытых установках, сосудах, например атомных реакторах.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦА, содержащее корпус, размещенные в нем соосные активную и пассивную тяги, одни концы которых предназначены для взаимодействия с образцом, и приспособление для создания нагрузки в виде штока, связанного с другим концом активной тяги, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено электронагревателем, установленным коаксиально штоку.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шток выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения, большим коэффициента линейного расширения материала тяги.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что шток выполнен в виде полого цилиндра с наполнителем полости, выполненным из материала с коэффициентом линейного расширения, большим коэффициента линейного расширения материала из цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2