Способ выявления и измерения деформаций ползучести

Авторы патента:

G01B5/30 - для измерения деформации твердых тел, например механические тензометры

Владельцы патента RU 2483275:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для раннего выявления и измерения опасных деформаций ползучести в труднодоступных элементах конструкций. Сущность: в контролируемом элементе размещают датчики деформации в местах и направлениях максимальных напряжений. Дополнительно вблизи и параллельно указанным датчикам деформации размещают такие же дублирующие датчики. Причем все дублирующие датчики вмонтированы в добавочный элемент конструкции, эквидистантный контролируемому, но выполненный из более прочного упругого материала. После этого проводят периодические измерения посредством опроса каждой пары датчиков. При этом констатируют проявление текучести или ползучести контролируемого элемента по тому, что величина его деформации в течение некоторого периода времени растет при меньшем или нулевом росте величины деформации добавочного элемента в этом же месте. Затем определяют величину деформации текучести или ползучести по формуле. Технический результат: повышение точности измерения деформаций в труднодоступных элементах конструкций. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к раннему выявлению и измерению опасных деформаций ползучести в труднодоступных элементах конструкций, в том числе из бетона, и может быть использовано в машиностроении, теплоэнергетике, строительстве, гидротехнических сооружениях, транспортном тоннелестроении и шахтостроении.

Известно устройство для диагностики предельного состояния и раннего предупреждения об опасности разрушения, содержащее набор хрупких тензоиндикаторов, настроенных на уровень пороговой деформации, и фильтр отделения сигналов образования трещин в хрупком слое тензоиндикаторов от сигналов помех, по патенту RU №2403564, опубликован 20.07.2010 г. Данное техническое решение имеет ряд ограничений по условиям применения, требует доступности свободной поверхности для наклейки одноразовых датчиков, пониженную надежность.

Известен также способ контроля поверхностных деформаций по патенту RU №2121655, опубликован 10.11.1998 г. Согласно данному изобретению, над испытуемым объектом устанавливают плоский штатив, в вертикальных внутренних гнездах которого находятся фиксированно разнесенные подпружиненные пишущие узлы, рабочие окончания которых вводят в контакт с противолежащими им элементами поверхности испытуемого объекта. Штатив крепят к неподвижной части стенда и определяют деформацию испытуемого объекта. Такое техническое решение имеет ограниченную применимость из-за необходимости доступной свободной поверхности контролируемого элемента и пространства вокруг нее.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по достигаемому результату является «Способ определения деформации ползучести труб паропроводов и пароперегревателей», заключающийся в периодическом измерении размеров контролируемого элемента на участках с максимальной скоростью деформации ползучести, по заявке RU №95109627, опубликовано 10.05.1997 г. Недостаток этого способа - он подходит только для объектов, доступных для прямых обмеров.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является выявление и периодическое либо постоянное дистанционное измерение деформаций ползучести с повышенной надежностью и точностью в труднодоступных элементах конструкций.

Для решения поставленной задачи предложен способ выявления и измерения деформаций ползучести, включающий размещение в труднодоступном контролируемом элементе, подверженном в условиях эксплуатации вероятности деформации текучести, ползучести и даже разрушения от некоторой возможной нагрузки, датчиков деформации в местах и направлениях максимальных напряжений; дополнительное размещение вблизи и параллельно этим датчикам деформации таких же дублирующих датчиков, причем все дублирующие датчики вмонтированы в добавочный элемент конструкции, эквидистантный контролируемому, но выполненный из более прочного упругого материала; проведение периодических измерений посредством опроса каждой пары датчиков; констатацию проявления текучести или ползучести контролируемого элемента при условии, что величина его деформации в течение некоторого периода времени растет при меньшем или нулевом росте величины деформации добавочного элемента в этом же месте; определение величины деформации текучести или ползучести по формуле: Е_т/п=(|Е₂|-|E₁|)>0, где |E₁| - абсолютная величина деформации добавочного элемента, а |Е₂| - абсолютная величина деформации контролируемого элемента.

Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в упрощении и повышении точности определения деформаций ползучести в труднодоступных элементах конструкций.

Способ осуществляется следующим образом: размещают в труднодоступном контролируемом элементе, подверженном в условиях эксплуатации вероятности деформации ползучести и разрушения от некоторой постоянной нагрузки, датчики деформации в местах и направлениях максимальных напряжений. Существенное отличие предлагаемого способа в том, что для раннего выявления в контролируемом элементе перехода от упругих деформаций к текучести и далее к ползучести и для количественного ее определения к каждому датчику добавляют вблизи и параллельно дублирующий датчик. Все дублирующие датчики размещены в добавочном элементе конструкции, эквидистантном, т.е. подобном, контролируемому, являющемуся по существу его частью и воспринимающему такие же напряжения, но выполненному из безусловно более прочного упругого материала, исключающего в нем проявления ползучести в данных условиях. После чего проводят периодические измерения посредством опроса каждой пары датчиков.

Эксперименты авторов показали, что в зоне упругих деформаций обоих материалов элементов конструкции показания в каждой паре датчиков совпадают. Заметные различия в деформации возникают, когда с ростом нагрузки в контролируемом материале начинает проявляться текучесть и затем ползучесть, то есть нелинейность деформации от нагрузки, в то время как упругий материал добавочного элемента деформируется все также по линейному закону.

Определяют величины деформации текучести или ползучести по формуле: E_т/п=(|Е₂|-|E₁|)>0, где |E₁| - абсолютная величина деформации (растяжения или сжатия) добавочного элемента, a |E₂| - абсолютная величина деформации контролируемого элемента.

Оценка разности деформаций в парах датчиков позволяет вовремя принять меры по предотвращению разрушения контролируемого элемента.

Пример. Предложенный способ используют при размещении дублирующих датчиков в тех элементах конструкции, которые уже заложены при проектировании и имеют безусловно упругие свойства в рабочем диапазоне нагрузок. Это может быть стальная арматура в железобетоне или чугун либо сталь в комбинированных оболочках тоннелей и шахт.

На фиг.1 показана схема размещения датчиков деформации в вертикальном стволе шахты с комбинированной цилиндрической оболочкой. Слой 1 оболочки - металлический, слой 2 - бетонный, контролируемый на предмет возникновения ползучести. Бетон окружает земная порода 3. Датчики 4, например высоконадежные серийные струнные, вмонтированы попарно в металл и бетон тангенциально, по направлению максимальных деформаций (как показали исследования авторов) и с момента затвердения бетона начинают реагировать на горное давление 5, сжимающее оболочку шахты. Проводятся периодические измерения посредством опроса каждой пары датчиков. Пока деформации обоих слоев упругие, их величины одинаковы: E₁=Е₂, где E₁ - величина деформации металлической оболочки, а Е₂ - величина деформации бетонной оболочки. Как только рост Е₂ начинает опережать рост E₁, это означает появление критического состояния текучести бетона. А если деформация бетона в течение некоторого периода времени растет при нулевом изменении деформации металла, то это явление ползучести бетона. Величина добавочной деформации от текучести или ползучести бетонной оболочки равна разности абсолютных величин измеренных значений деформации (растяжения или сжатия) в паре датчиков: Е_т/п=(|Е₂|-|E₁|)>0.

Способ выявления и измерения деформаций ползучести, включающий размещение в труднодоступном контролируемом элементе, подверженном в условиях эксплуатации вероятности деформации текучести, ползучести и даже разрушения от некоторой возможной нагрузки, датчиков деформации в местах и направлениях максимальных напряжений, и дополнительное размещение вблизи и параллельно этим датчикам деформации таких же дублирующих датчиков, причем все дублирующие датчики вмонтированы в добавочный элемент конструкции, эквидистантный контролируемому, но выполненный из более прочного упругого материала, после чего проводят периодические измерения посредством опроса каждой пары датчиков, при этом констатируют проявление текучести или ползучести контролируемого элемента по тому, что величина его деформации в течение некоторого периода времени растет при меньшем или нулевом росте величины деформации добавочного элемента в этом же месте, и затем определяют величину деформации текучести или ползучести по формуле: E_т/п=(|E₂|-|E₁|)>0, где |E₁| - абсолютная величина деформации добавочного элемента, а |Е₂| - абсолютная величина деформации контролируемого элемента.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения поперечных деформаций объектов и образцов при механических испытаниях, объектов, деформирующихся под действием внешней нагрузки.

Датчик деформации // 2431127

Изобретение относится к технике испытаний материалов на прочность и жесткость при растяжении образцов. .

Датчик деформаций образцов // 2425325

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения деформаций образцов при механических испытаниях. .

Устройство для определения остаточных напряжений в деталях с электропроводными покрытиями // 2412428

Изобретение относится к машиностроению, а именно к измерительной технике, и может быть использовано при определении физико-механического состояния материала образцов как с электропроводными покрытиями, так и без электропроводных покрытий.

Датчик измерения перемещений при жизнедеятельности трещины // 2402747

Изобретение относится к области диагностирования строительных конструкций и их элементов, имеющих дефекты в виде трещин, в процессе эксплуатации. .

Устройство для определения смещения горных пород в забоях и выработках // 2379510

Изобретение относится к горному делу, используется для автоматизированного контроля взаимного смещения элементов забоя и горных выработок. .

Устройство для измерения деформации шпуров // 2376470

Устройство для определения просадки поверхности земли // 2376469

Изобретение относится к области гидрогеологии и инженерной геологии и может найти применение при оценке деформации поверхности земли. .

Способ контроля работоспособности несертифицированного оборудования для измерения остаточных напряжений с помощью тестовых образцов // 2354929

Изобретение относится к измерительной технике. .

Коленчато-рычажный индикаторный тензометр // 2350898

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения деформаций. .

Способ регистрации трещин в хрупких тензоиндикаторах // 2505779

Использование: для контроля процесса трещинообразования хрупких тензоиндикаторов при изменении уровня нагруженности в исследуемых зонах конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют акустико-эмиссионные измерения сигналов образования трещин в хрупком тензопокрытии с дополнительным измерением концентрации аэрозолей в приповерхностном слое хрупкого тензопокрытия. Концентрацию микрочастиц от толщины оксидной пленки определяют по формуле: , где δ10 - минимальная толщина оксидной пленки, условно принятая равной 10 мкм; Kδ - коэффициент, зависящий от толщины оксидной пленки тензоиндикатора и определяемый экспериментально. Технический результат: обеспечение возможности регистрации процесса структурной перестройки материала задолго до начала разрушения конструкции. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ исследования деформации и напряжений в хрупких тензоиндикаторах // 2505780

Использование: для исследования деформации и напряжений в хрупких тензоиндикаторах. Сущность: что проводят акустико-эмиссионнные измерения сигналов образования трещин в хрупком тензопокрытии, при этом дополнительно измеряют концентрацию аэрозолей в приповерхностном слое хрупкого тензопокрытия, при этом при скорости изменения нагрузки до 0,1 кН/с с учетом 30-секундной поправки на задержку регистрации диагностируют процесс разрушения оксидной пленки тензоиндикатора и материала подложки. Технический результат: обеспечение возможности диагностики предельного состояния и раннего предупреждения об опасности разрушения конструкций в процессе их технической эксплуатации, а также оценки прочности, выявления дефектов и зон действия максимальных напряжений в условиях стендовых и натурных испытаний образцов и деталей. 4 ил.

Устройство для калибровки датчика измерения малых перемещений // 2510487

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к образцовым средствам измерения, предназначенным для поверки датчиков измерения малых перемещений. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для калибровки датчика измерения малых перемещений, содержащем основание, стойку, подвижный и неподвижный измерительные стержни, измерительные устройства в виде индикатора многооборотного и/или голографического длинномера, согласно изобретению в основании размещен винт, взаимодействующий с толкающим клином, поджатым пружиной горизонтальной, на наклонную поверхность которого опирается поджатый пружиной вертикальной подвижный измерительный стержень, имеющий возможность перемещения внутри неподвижного измерительного стержня посредством толкающего клина, на основании закреплена стойка, на которой соосно с подвижным и неподвижным измерительными стержнями размещены индикатор многооборотный и/или голографический длинномер, соединенный с электронным блоком, а калибруемый датчик измерения малых перемещений закреплен на подвижном и неподвижном измерительных стержнях. Технический результат - повышение качества измерения малых перемещений при калибровке датчиков измерения малых перемещений и создание конструкции калибратора для удобной работы в условиях перчаточного бокса. 1 ил.

Тензометр для измерения продольной и поперечной деформации образца // 2532588

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для одновременного измерения продольной и поперечной деформаций образцов. По сравнению с существующими измерение деформаций осуществляется коаксиально расположенными трубчатыми направляющими подвижными трубчатыми тягами. При деформировании образца расстояние между корпусом и подвижными опорами, установленными на образце, изменяется, и через трубчатые тяги величина смещения опор относительно корпуса передается датчикам деформации. Использование предлагаемого устройства позволяет одновременно измерять осевую и поперечную деформации образца, при этом устраняются дополнительные нагрузки на образец от самого тензометра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для измерения угловых деформаций материала цилиндрического образца при его кручении // 2605817

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при исследованиях механических свойств материалов. Технический результат заключается в обеспечении возможности измерения угловых деформаций материалов цилиндрических образцов при их кручении в широком диапазоне температур и (или) при наличии агрессивных сред. Устройство содержит корпус, связанную с ним планку с укрепленными на ней опорными и пишущим кернами и сменный носитель записи, установленный на опорной призме, причем опорный керн своим острием располагается в углублении цилиндрической поверхности образца, а пишущий керн касается рабочей поверхности сменного носителя записи, при этом корпус выполнен в виде призмы с возможностью ее опирания на цилиндрическую поверхность образца, планка консольно укреплена на корпусе и направлена параллельно оси образца и имеет вблизи крепления к корпусу опорный керн, а у своего свободного конца - пишущий керн, который подается плоской пружиной в сторону образца, обеспечивая его контакт с рабочей поверхностью сменного носителя записи, имеющего форму пластины, закрепленной на опорной призме, устанавливаемой на образец, а все конструктивные элементы изготовлены из материалов, стойких к воздействию низких, высоких температур и агрессивных сред. 3 ил.

Устройство для измерения линейной деформации объектов // 2617888

Изобретение относится к области измерения деформации твердых тел, в частности в условиях повышенных температур. Технический результат заключается в минимизации габаритов устройства и повышении точности измерения деформации твердых тел малых размеров. Устройство содержит нагрузочное устройство, состоящее из подвижной и неподвижной плит, между которыми находятся под нагрузкой исследуемый образец и механизм передачи перемещений, выполненный в виде кольца. На нагрузочном устройстве установлен узел измерения, ось штока которого перпендикулярна направлению приложения нагрузки. Ножевой наконечник штока контактирует с поверхностью кольца. Для повышения точности измерения узел измерения может быть установлен с воможностью перемещения вдоль своей оси и снабжен удлинителем с ножевым наконечником, контактирующим кольцом в точке, противоположной точке контакта ножевого наконечника штока. Причем ножевые наконечники располагаются в плоскости, перпендикулярной оси кольца. Кроме того, наконечники могут быть выполнены плоскими. Узел измерения и удлинитель вынесены за пределы термической камеры. Использование кольца минимизирует габариты устройства, а при двустороннем измерении также повышает точность измерения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Универсальный стержень хегая // 2624794

Изобретение относится к области диагностирования строительных конструкций в процессе эксплуатации и может быть использовано при визуальном наблюдении за поведением трещин в зданиях. Технический результат заключается в повышении эффективности и универсальности средства для визуального определения деформаций сжатия или растяжения. Универсальный стержень, содержащий хрупкий материал и закрепляемый на поверхности строительной конструкции, деформируемой от усилий растяжения или сжатия, выполнен с возможностью определения вида деформации и образован из двух трубчатых половинок (1, 2), соосно состыкованных посредством вставленной в их отверстия втулки (3) с возможностью образования зазора между стыкуемыми торцами половинок стержня. При этом часть втулки неподвижно закреплена в одной половинке (1), а вторая половинка (2) установлена на втулке (3) с возможностью свободного перемещения по ней. Внутри стержня расположен упругий элемент (4), закрепленный на концах стержня и соединяющий половинки (1, 2) между собой с зазором, заполняемым хрупким материалом (5), например гипсом, не изменяющим форму при отсутствии внешних усилий, при этом отрывающимся или отслаивающимся от торца подвижно установленной половинки (2) при действии усилий растяжения и выдавливающимся из зазора при действии усилий сжатия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления координатных сеток высокой точности из линейных растров // 2628668

Изобретение относится к области изучения пластической деформации и разрушения металлических конструкций. Заявленный способ изготовления координатных сеток высокой точности из линейных растров заключается в том, что координатные сетки получают из линейных растров путем нанесения на верхнюю поверхность фотопластины светочувствительной эмульсии на основе хромированной желатины. Затем закрепляют ее под исходным растром и выполняют первое экспонирование, с последующим перемещением исходного растра в направлении, перпендикулярном к его линиям на такую величину, чтобы на фотопластине, после вторичного экспонирования, остался незасвеченным участок шириной 0,1t. После этого проявляют фотопластину путем промывания в теплой воде, окрашивают анилиновым красителем черного цвета оставшиеся на пластине засвеченные штрихи эмульсии, с последующей установкой полученного растра с шириной прозрачного штриха 0,1t над новой фотопластиной и выполняют первое экспонирование. Поворачивают растр на 90° и выполняют второе экспонирование, с последующим проявлением фотопластины. Окрашивают незасвеченные штрихи анилиновым красителем черного цвета и получают координатную сетку с шириной черного штриха 0,1t, с последующей установкой полученной координатной сетки, с шириной черного штриха 0,1t над новой фотопластиной и выполняют экспонирование с последующим проявлением фотопластины и окрашиванием незасвеченных участков анилиновым красителем черного цвета. 2 ил.