Способ испытаний на релаксацию напряжения при изгибе



Способ испытаний на релаксацию напряжения при изгибе

 


Владельцы патента RU 2485475:

Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на релаксацию напряжения металлических образцов при изгибе. Сущность: помещают образец между двумя наружными и двумя внутренними опорами. Прижимают наружные и внутренние опоры к жестким ограничителям изгибающимся образцом. Выдерживают образец при заданных условиях испытания. Прикладывают компенсирующую силу к внутренним опорам. Измеряют значение компенсирующей силы в момент начала перемещения внутренних опор от жесткого ограничителя. Определяют напряжение в образце по указанному значению компенсирующей силы. Снимают компенсирующую нагрузку. Технический результат: повышение достоверности определения релаксационной зависимости для облучаемых образцов по результатам периодических измерений релаксирующего напряжения, упрощение дистанционно выполняемых измерительных операций, увеличение предельных параметров и продолжительности испытаний на релаксацию напряжения при изгибе плоского образца. 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на релаксацию напряжения металлических образцов при изгибе.

Известен способ испытания на релаксацию напряжения при изгибе, использованный в изобретении (А.С. №896489, БИ №1, 1982) для испытания кольцевого образца, в изобретениях (А.С. №1033916, БИ №29, 1983 и А.С. №1235315, БИ №20, 1986) для испытаний плоского образца и заключающийся в том, что элемент, нагружающий образец, выполняют из двух частей, разделенных электроизолирующей прокладкой, одна часть элемента постоянно связана электрически с образцом, электрический контакт другой части с образцом периодически нарушается путем приложения к образцу усилия, отрывающего его от нагружающего элемента, и релаксирующее напряжение определяют по величине этого усилия в момент нарушения контакта.

Недостатками способа являются нестабильность размеров и деградация электрического сопротивления электроизолирующей прокладки в условиях воздействия нагрузки, температуры, высокопоточного радиоактивного излучения и агрессивной среды испытания. Нестабильность размеров приводит к постепенному изменению напряженного состояния образца и снижению точности результатов испытаний. Потеря электроизолирующих свойств ограничивает предельные параметры и продолжительность испытаний.

Известен способ испытания на релаксацию напряжения при четырехточечном изгибе плоских образцов (Изобретение «Способ испытаний на релаксацию напряжения при изгибе». Патент РФ на изобретение №2357224, БИ №15, 2009). В данном способе помещают образец между четырьмя нагружающими опорами, перемещают подвижные опоры поступательно к неподвижным опорам, сохраняя симметричность нагружения, до конечного положения опор, задаваемого жесткими ограничителями перемещения, выдерживают образец при заданных условиях испытания, перемещают подвижные опоры поступательно от неподвижных опор, перемещают с заданной скоростью подвижные опоры поступательно к неподвижным опорам, регистрируют прикладываемое усилие, получают зависимость усилия от перемещения и определяют релаксирующее напряжение по усилию в точке перелома указанной зависимости, причем подвижные - две наружные опоры, а две внутренние опоры неподвижные.

Недостатком данного способа является наличие периодически выполняемой операции частичной разгрузки образца перед измерением зависимости усилия от перемещения подвижных опор в сторону неподвижных опор, ограниченного жесткими ограничителями. Указанная операция возможна только при временном нарушении жесткости соединения элементов устройства с наружными и внутренними опорами. В дальнейшем жесткое соединение должно быть восстановлено техническими средствами для продолжения испытания образца.

Первые измерения релаксирующего напряжения проводятся с погрешностью ±(2-3)%. Последующие измерения с периодическим повторением операции частичной разгрузки образца приводят к постепенному увеличению погрешности в несколько раз из-за износа фиксаторов состояния образца с частичным и полным (рабочим) изгибом.

Другой недостаток данного способа, также связанный с операцией частичной разгрузки образца, состоит в сложности его дистанционной реализации на облученных образцах в защитных камерах.

Технический результат заявляемого решения заключается в повышении достоверности определения релаксационной зависимости для облучаемых образцов по результатам периодических измерений релаксирующего напряжения, упрощении дистанционно выполняемых измерительных операций, увеличении предельных параметров и продолжительности испытаний на релаксацию напряжения при изгибе плоского образца.

Для достижения вышеуказанного технического результата в способе испытаний на релаксацию напряжений при четырехточечном изгибе помещают образец между двумя наружными и двумя внутренними опорами, прижимают наружные и внутренние опоры к жестким ограничителям изгибающимся образцом, выдерживают образец при заданных условиях испытания, прикладывают компенсирующую силу к внутренним опорам, измеряют значение компенсирующей силы в момент начала перемещения внутренних опор от жесткого ограничителя, определяют напряжение в образце по указанному значению компенсирующей силы, снимают компенсирующую нагрузку.

Отсутствие частичного разгружения и выпрямления образца и принудительного возврата его в состояние начального изгиба позволяет проводить измерения с погрешностью ±(2-3)% без ее изменения в процессе испытаний.

Наличие жестких ограничителей позволяет восстанавливать указанное состояние самопроизвольно после снятия компенсирующей силы. Все это упрощает измерительные операции, позволяет выполнять их дистанционно, без прямого контакта с облученным образцом, увеличивает достоверность получаемых результатов, позволяет расширить диапазон параметров облучения.

На прилагаемом чертеже изображена схема, реализующая предлагаемый способ,

где

1 - образец,

2 - наружные опоры,

3 - внутренние опоры,

4, 5 - жесткие ограничители,

6 - система перемещения с датчиками силы и перемещения,

а - расстояние между ближайшими наружной и внутренней опорами,

l - расстояние между внутренними опорами.

Для реализации заявляемого способа помещают образец между двумя наружными и двумя внутренними опорами, прижимают наружные и внутренние опоры к жестким ограничителям изгибающимся образцом, выдерживают образец при заданных условиях испытания, прикладывают компенсирующую силу к внутренним опорам, измеряют значение компенсирующей силы в момент начала перемещения внутренних опор от жесткого ограничителя, определяют напряжение в образце по указанному значению компенсирующей силы, снимают компенсирующую нагрузку.

При симметричном расположении образца (1) между парами опор (2) и (3), прижатым к жестким ограничителям (4) и (5), на каждую из четырех опор воздействует сила Р, равная

где Е - модуль Юнга, h - толщина образца, изгиб концов образца на участках длиной а. По силе Р определяют напряжение во внешних слоях образца на участке длиной l

где b - ширина образца.

В предлагаемом способе напряжение σ рассчитывается с помощью формулы (2) по результатам измерения силы Р. Для измерения Р к внутренним опорам прикладывается компенсирующая сила Рк, противодействующая силе 2Р. С момента, когда Рк становится равной 2Р, внутренние опоры начинают перемещаться, увеличивая заданный прогиб образца. Указанный момент фиксируется датчиком перемещения. Кроме того, при Рк>2Р резко снижается наклон зависимости Рк от перемещения. Пока Рк<2Р перемещение определяется малой упругой податливостью участка нагружающей тяги ниже места закрепления датчика перемещения. Этот участок мал и обладает большой жесткостью. В этом случае указанная зависимость практически вертикальна. При Рк>2Р показания датчика перемещения существенно возрастают из-за перемещения внутренних опор, что приводит в резкому снижению наклона зависимости Рк от перемещения и принципиальной возможности измерения Р с погрешностью не более ±(2-3)%.

Для иллюстрации эффективности способа рассмотрим в качестве примера плоский образец из стали с размерами: а=b=10 мм, l=20 мм, h=0,7 мм. Модуль Юнга Е=2·104 кг/мм2. Положим изгиб концов образца y=h. По формуле (1) определяем Р=3,01 кг. При нижнем стальном участке тяги длиной 10 мм и сечением 50 мм2 сила 2Р вызовет ее сокращение на 0,03 мкм. Наклон зависимости Рк от перемещения равен 105 кг/мм. При Рк>2Р наклон указанной зависимости в соответствии с формулой (1) равен

поскольку Δl равно дополнительному изгибу концов образца, Δy. Отсюда ΔРк/Δl=8,6 кг/мм, то есть на четыре порядка меньше, чем при Рк<2Р.

Протяженность второго участка зависимости Рк от перемещения не должна быть больше предельной, при которой напряжение в образце становится равным пределу текучести σт. По этому критерию в соответствии с формулой (2) предельное увеличение силы Рк на указанном участке, ΔРк, определяется по формуле

Для рассмотренного примера это означает, что при 2Р=6,02 кг и σт=20 кг/мм2 предельное значение ΔРк равно 3,27 кг.

Способ испытания на релаксацию напряжений при четырехточечном изгибе, заключающийся в том, что помещают образец между двумя наружными и двумя внутренними опорами, прижимают наружные и внутренние опоры к жестким ограничителям изгибающимся образцом, выдерживают образец при заданных условиях испытания, прикладывают компенсирующую силу к внутренним опорам, измеряют значение компенсирующей силы в момент начала перемещения внутренних опор от жесткого ограничителя, определяют напряжение в образце по указанному значению компенсирующей силы, снимают компенсирующую нагрузку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области определения механических свойств материалов путем приложения заданных нагрузок. .

Изобретение относится к технике испытаний конструкций на динамические воздействия. .

Изобретение относится к механическим нагрузочным устройствам и может быть использовано для нагружения поверхностей образцов чистым изгибом и определения полей деформаций и напряжений в экспериментальных исследованиях лабораторных макетов и натурных объектов.

Изобретение относится к способу определения механических характеристик материалов, в частности к способам определения модуля упругости, предельной прочности, предельной деформации стержней из полимерных композиционных материалов, и устройству для его реализации.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность и может быть использовано для испытаний элементов конструкций шахтной крепи, трубопроводов, несущих элементов зданий и сооружений.

Изобретение относится к машинам для испытания на усталость и может быть использовано для получения механических характеристик материалов. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения оптимального числа нагелей в двухслойных деревянных конструкциях балочного типа. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров анизотропных стержней, таких как изгибная жесткость и естественная кривизна.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на релаксацию напряжения облученных металлических образцов при четырехточечном изгибе

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в стандартных испытательных машинах для испытания металлических образцов на сжатие без потери устойчивости

Изобретение относится к механическим испытаниям газотермических покрытий, а более точно касается определения остаточных напряжений в покрытии и энергии, необходимой для их высвобождения. Сущность: осуществляют нагружение образца с газотермическим покрытием, расположенного на опорах покрытием вниз, статической нагрузкой по 4-точечной схеме. Нагружение образца осуществляют плавно до величины нагрузки, не превышающей предел упругости материала покрытия, последовательно разгружают до значения деформации растяжения, равной нулю, при этом измеряют остаточное усилие, продолжают разгружение до получения значения усилия, равного нулю, и измеряют остаточную деформацию сжатия. По полученному деформационному гистерезису рассчитывают остаточные напряжения в покрытии и его энергетические характеристики, включающие: энергию высвобождения внутренних напряжений (Дж); энергию, необходимую для полной релаксации остаточных напряжений (Дж); плотность энергии, необходимой для полной релаксации остаточных напряжений (Дж/м3). Технический результат: получение комплекса механических характеристик газотермического покрытия, которые позволяют контролировать его качество и создавать совершенный технологический процесс его получения. 3 ил.

Изобретение относится к технике измерений параметров кабелей и может быть использовано для измерения жесткости оптических кабелей с высокой прочностью на разрыв при низких температурах. Сущность: один конец образца оптического кабеля закрепляют на платформе с помощью первого зажима, а второй конец образца оптического кабеля отгибают от его оси на угол θ>45° и закрепляют на платформе с помощью второго зажима, после чего платформу с закрепленным на ней образцом кабеля помещают в климатическую камеру, устанавливают в ней заданную температуру, при которой измеряют радиус изгиба оптического кабеля на выходе из первого зажима. Предварительно, для одних и тех же значений угла θ и расстояния 1, при нормальной температуре выполняют измерения относительных радиусов изгиба на выходе из первого зажима R0 и R1 для двух образцов оптического кабеля, для которых значения жесткости при нормальной температуре В0 и В1 известны и отличаются друг от друга, после чего для тех же значений угла θ и расстояния 1 выполняют измерения относительного радиуса изгиба на выходе из первого зажима испытуемого образца оптического кабеля Rx при заданной низкой температуре. Относительный радиус изгиба определяют как отношение радиуса изгиба оптического кабеля на выходе из зажима к радиусу оптического кабеля, а жесткость испытуемого образца оптического кабеля при заданной низкой температуре Вx определяют по зависимости. Технический результат: расширение области применения и снижение затрат. 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд для испытания образцов материалов при многоточечном изгибе содержит раму, опорный элемент в виде трубы, направляющие, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы направляющих на трубе, нагружатели в виде гидроцилиндра с плунжером, установленные на каждой направляющей, и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями. Стенд снабжен дополнительными нагружателями в виде гидроцилиндра с плунжерами. Нагружатели попарно расположены на направляющих. На плунжерах нагружателей вдоль их оси закреплены зубчатые рейки. Захваты выполнены в виде зубчатых колес, расположены между рейками пар нагружателей и кинематически связаны с ними. Технический результат − обеспечение испытаний при многоточечном изгибе в разных плоскостях, а также при многоточечном кручении и совместно при многоточечном кручении и изгибе с независимым изменением направлений изгиба и кручения участков образца в ходе испытаний. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, опорный элемент в виде трубы, нагружатели, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы нагружателей на трубе и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями. Стенд дополнительно снабжен ударным механизмом, выполненным в виде электромагнитной катушки, якоря, взаимодействующего с катушкой, упругого элемента для возврата катушки в исходное положение, толкателя, соединенного с якорем, и ударника, закрепленного на толкателе с возможностью взаимодействия с поверхностью трубы. На трубе установлены торцевые заглушки, а труба заполнена наполнителем. Технический результат: приближение условий испытаний к реальным условиям работы длинномерных изделий путем обеспечения испытаний при нагружении длинномерного образца не только многоточечным статическим изгибом в разных направлениях, но и ударными радиальными или линейными волнами в одном или во встречных направлениях с изменением ориентации волн относительно радиальных направлений образца при распространении волн через реальную среду наполнителя. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к области метрологии, а именно к средствам получения чистого изгиба эталонной балки для испытаний тензодатчиков. Устройство содержит станину, установленную в ней эталонную балку с системой измерения деформаций, систему нагружения балки с контактными роликами и движителем. Станина выполнена в виде стойки с закрепленной на ней горизонтальной распорной балкой, по концам которой установлены цилиндрические шарниры, служащие осями подвеса двух вертикально расположенных симметричных рычагов, нижние концы рычагов шарнирно соединены посредством противоположно направленных соосных тяг с общим для них дифференциальным «плавающим» движителем. В верхней части каждого рычага попарно сверху и снизу от эталонной балки установлены четыре опорных ролика. Между роликами и эталонной балкой, также сверху и снизу, размещены «подушки» в виде плоских пластин с полуцилиндрическими выступами на противоположных краях, контактирующих с эталонной балкой непосредственно по образующим цилиндрических поверхностей этих выступов, а точки контакта опорных роликов с плоскими сторонами пластин-«подушек» попарно находятся на соответствующих нормалях к плоской поверхности пластин-«подушек». Технический результат: получение чистого изгиба балки с повышенной степенью точности достижения необходимой относительной деформации, снижение прилагаемых усилий для получения необходимой деформации, а также уменьшение габаритов и массы стенда. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области испытаний строительных материалов и конструкций, а именно к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Устройство для контроля прочности железобетонных конструкций включает силовую раму из штанг и закрепленных на ней с помощью гаек ригелей, траверсу с центрирующими опорами, гидравлический домкрат. Устройство также содержит дополнительный ригель, дополнительную траверсу, грузовую консоль с уровнем и страховочные рейки, прикрепленные к неподвижным ригелям. При этом дополнительный ригель расположен между неподвижными верхним и нижним ригелями с возможностью перемещения при малых усилиях посредством гаек и упорных подшипников, расположенных между верхней гайкой и ригелем, а при больших - с помощью установленного на нем домкрата, причем один конец грузовой консоли расположен между траверсами, а второй - оснащен грузовой платформой. Причем для испытания балок на поперечный изгиб один образец укладывается на нижний ригель, а второй - на верхнюю траверсу с опорой на дополнительный ригель через центрирующие опоры, расположенные с расчетным эксцентриситетом. Техническим результатом является получение достоверных результатов при проведении испытаний образцов на поперечный изгиб или продольное сжатие при различных схемах нагружения как при длительных, так и кратковременных, в том числе и при длительных испытаниях на ползучесть. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, захват образца, закрепленный на платформе, два центробежных груза, предназначенные для закрепления на концах образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения, пару катков, установленных с эксцентриситетом по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней, один из которых установлен на валу. Установка дополнительно снабжена вторым валом, установленных соосно первому валу, и приводом вращения второго вала, при этом второй каток установлен на втором валу. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний как при знакопеременном изгибе в двух плоскостях, так и при знакопеременном изгибе в одной плоскости и знакопостоянном изгибе во второй плоскости, а также при круговом изгибе и круговом изгибе с растяжением. 1 ил.
Наверх