Устройство для испытания образца на трещиностойкость

 

Область использования: в испытательной технике при испытаниях на трещиностойкость. Сущность изобретения: устройство содержит нагружающий элемент в виде полого штока, заполненного материалом с коэффициентом термического расширения и электронагревателем и средство для создания начальной нагрузки в виде двух винтов, упертых в мембраны, закрывающие отверстия в штоке. При нагреве материала с помощью нагревателя увеличивается давление на мембраны через них на винты, которые связаны непосредственно с образцом. Меняя дистанционно температуру нагревателя регулируют нагрузку на образец, что позволяет исследовать трещиностойкость материалов в труднодоступных местах. 1 ил.

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

Известно устройство для нагружения образца, которое включает в себя две тяги, каждая из которых выполнена с возможностью соединения одного конца с образцом путем размещения в каждом отверстии образца штыря. Один штырь установлен в отверстии, выполненном в тяге, которая снабжена винтовой парой и имеет осевое отверстие, перпендикулярное отверстию под штырь. Второй штырь контактирует с торцем другой тяги, выполненной в виде штока, размещенного в отверстии винта, торец которого контактирует с глухим торцем гайки. (См. ГОСТ 9.903-81, с. 21).

Это устройство является наиболее близким к предложенному.

Однако оно не может дистанционно изменять величину нагрузки на образец в герметично закрытом сосуде, например, в атомном реакторе.

Подобную конструкцию нельзя применять для размещения в узком канале или пространстве, имеющем небольшие поперечные размеры.

Кроме того, такое устройство не позволяет углового смещения осей образца и нагружающего элемента, что необходимо в случае определенной формы пространства, где требуется размещение устройства.

В предложенном устройстве, содержащем нагружающий элемент и средства для создания начальной нагрузки, нагружающий элемент выполнен в виде герметичной камеры, в полости которой размещены материал с высоким коэффициентом термического расширения и нагреватель, по части камеры, обращенной к образцу, выполнены отверстия, герметично закрытые мембранами, средство для создания начальной нагрузки выполнено в виде двух винтов, предназначенных для взаимодействия с образцом своей резьбовой поверхностью и с соответствующей мембраной каждый своим торцем.

Устройство располагает образец соосно штоку и, тем самым, может применять образцы большой длины при малых размерах поперечного сечения. Это повышает информативность испытаний благодаря возможности наблюдения за трещиной на большей длине. Поскольку рабочая среда, заполняющая шток, при нагреве воздействует через мембраны непосредственно на образец, исключая какие-либо промежуточные силовые элементы, то тем самым, повышается коэффициент полезного действия устройства. Наконец, благодаря предлагаемой конструкции естественным образом осуществляется угловое смещение образца относительно штока, что повышает приспособляемость устройства к различной форме пространства, предназначенного для его размещения.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже.

Оно состоит из штока 1, заполненного материалом 2 с высоким коэффициентом линейного расширения, находящимся при работе нагревателя 3 в жидком или газообразном состоянии. Со стороны, обращенной к образцу, на конце штока выполнены два соосных канала 4, оси которых перпендикулярны оси штока. В каналах герметично установлены мембраны 5, контактирующие с опорными винтами 6, закрепленными в образце 7.

Работает устройство следующим образом.

С помощью винтов выбирают зазоры между мембранами и опорными элементами. При включении нагревательного элемента рабочая среда расширяется и через каналы воздействуют на мембраны, которые, в свою очередь, через опорные элементы нагружают образец.

С помощью приборов (на рис. не показаны), 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

Устройство для испытания образца на трещиностойкость, содержащее нагружающий элемент и средство для создания начальной нагрузки, отличающееся тем, что нагружающий элемент выполнен в виде герметичной камеры, в полости которой размещены материал с высоким коэффициентом термического расширения и нагреватель, на части камеры, обращенной к образцу, выполнены отверстия, герметично закрытые мембранами, средство для создания начальной нагрузки выполнено в виде двух винтов, предназначенных для взаимодействия с образцом своей резьбовой поверхностью и с соответствующей мембраной каждый своим торцом.

РИСУНКИ

Рисунок 1