Способ создания эталонных образцов с заданным распределением напряжений



Способ создания эталонных образцов с заданным распределением напряжений
Способ создания эталонных образцов с заданным распределением напряжений

 

G01N1/28 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2499243:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к сварке, в частности к способам создания напряженного состояния в металлических образцах преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей, и может быть использовано для тарировки и проверки существующих методов и оборудования для определения напряженного состояния в металлических конструкциях. Сущность: пластическую деформацию создают на краях образца. Для создания пластических деформаций применяют: локальный нагрев, прокатку роликами и сочетание этих приемов воздействия, в результате чего в центре образца возникает зона с равномерным распределением компонент напряжений, знаки и уровни которых зависят от характера воздействия и могут быть найдены по результатам обмера образца до и после воздействия. Технический результат: повышение достоверности результатов замеров механических напряжений в металлических конструкциях. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к сварке, в частности к способам создания напряженного состояния в металлических образцах преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей, и может быть использовано для тарировки и проверки существующих методов и оборудования для определения напряженного состояния в металлических конструкциях.

Уровень техники

Существует ряд экспериментальных методов определения напряженного состояния в металлических конструкциях: оптические, тензометрические, рентгенографические, магнитные, акустические. В основе всех методов определения механических напряжений лежит наличие взаимосвязи между внутренними напряжениями и измеряемыми параметрами. Наличие таких влияющих факторов, как структура, температура, неоднородность напряженного состояния, возникающая как при изготовлении, так и во время эксплуатации конструкций, которые могут присутствовать одновременно, снижает достоверность и надежность результатов, приводя к недопустимо большой неопределенности оценки напряжений способами, указанными выше.

Для отладки существующих способов фиксации механических напряжений и повышения достоверности их результатов необходимы эталонные металлические образцы, в которых можно будет создавать напряженное состояние с заданными значениями компонент. Известен метод термической обработки - высокотемпературный отпуск. После выдержки при 600°С и медленного охлаждения напряжения понижаются до очень низких значений («Материаловедение: Учебник для вузов» / Б.Н.Арзамасов, В.И.Макарова, Г.Г.Мухин и др. Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008, стр.154-155).

Недостатком этого метода является то, что с помощью него можно получать образцы только с нулевым значением напряжений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату к заявляемому изобретению является способ для тарировки средств определения механических напряжений, где применяются образцы, растягиваемые в разрывных машинах до необходимых значений механических напряжений (Н.А.Щипаков Применение электромагнитного-акустического способа возбуждения ультразвука для контроля механических напряжений. // Журнал «Сварка и Диагностика», 2010. №4. С.55-56).

Недостатком этого способа является то, что таким образом трудно создавать сложное многокомпонентное напряженное состояние, к тому же по виду образца и машины ясен тип напряженного состояния. Для тестирования прибора предпочтительно иметь такие образцы, по внешнему виду которых распределение напряжений в них установить нельзя. Еще один недостаток в том, что данный способ пригоден для использования преимущественно в лабораторных условиях.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение способа - повышение достоверности результатов замеров механических напряжений в металлических конструкциях экспериментальными методами определения напряженного состояния.

Поставленная задача решается тем, что заявляемый способ обеспечивает воздействие на края изготавливаемого образца (локальный нагрев, прокатка роликами), вызывающее в металле образование пластических деформаций, в результате чего в центре образца возникает зона с равномерным распределением компонент напряжений, знаки и уровни которых зависят от характера воздействия и могут быть найдены по результатам обмера образца до и после воздействия, и эта зона может быть использована для тарировки и проверки существующих методов определения напряженного состояния в металлических конструкциях.

Способ создания механических напряжений в металлическом образце включает образование пластических деформаций в металле в результате воздействия на изготавливаемый образец локальным нагревом и/или прокаткой роликами его краев, вследствие которого в центральной части образца возникает зона с однородным сложным напряженным состоянием.

Для точного измерения уровня созданных напряжений перед началом воздействия образец подвергают отпуску для снятия ранее присутствовавших в нем напряжений, затем наносят базы измерения в зоне 3 на лицевой и обратной сторонах образца и измеряют их с высокой точностью. После обработки нагревом и роликами вновь обмеряют эти базы и по разности замеров рассчитывают напряжения по формулам теории упругости.

Перечень фигур

Для иллюстрации способа на фиг.1 схематично показан эталонный образец (вид сверху), на фиг.2 - на виде сбоку схема получения эталонного образца.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан образец 1, содержащий зону пластической деформации 2 и зону с однородным напряженным состоянием 3.

На фиг.2 показана схема, по которой для получения в центральной части образца зоны с однородным напряженным состоянием 3 необходимо создать пластическую деформацию на его краях прокатными роликами 4 и/или локальным нагревом его краев источником тепла 5.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В зависимости от того, какие по знаку необходимы напряжения, растягивающие или сжимающие, выбирается один из способов воздействия на образец: прокатка либо нагрев. Для получения растягивающих напряжений в зоне 3 используется прокатка зоны 2 роликами 4. При прокатке металл осаживается по толщине, в результате чего происходит его раздача в продольном и поперечном направлениях и появляется пластическая деформация, из-за которой возникают растягивающие напряжения в центральной части образца 1. Для получения сжимающих напряжений в зоне 3 производят локальный нагрев зоны 2 источником тепла 5. При этом в нагретой зоне 2 возникают сжимающие напряжения, вызванные сопротивлением ненагретой части образца. Эти напряжения достигают предела текучести и приводят к пластической деформации укорочения в нагретой зоне 2. При остывании происходит следующее: область, испытавшая пластическую деформацию, сокращается, а остальная часть образца препятствует этому сокращению, что вызывает остаточные растягивающие напряжения, достигающие в зоне 2 предела текучести материала. Но так как образец находится в равновесии, то в зоне 3 действуют остаточные сжимающие напряжения, которые компенсируют растяжение в зоне 2.

Отношение уровней напряжений в зонах 2 и 3 обратно пропорционально отношению площадей сечения этих зон. Для создания в зоне 3 двухосного напряженного состояния с разными знаками компонент возможно комбинирование прокатки роликами 4 одних краев зоны 2 и нагрев источником тепла 5 других краев. Для точного измерения уровня созданных напряжений перед началом воздействия образец подвергают отпуску для снятия ранее присутствовавших в нем напряжений, затем наносят базы измерения в зоне 3 на лицевой и обратной сторонах образца и измеряют их с высокой точностью. После обработки нагревом и роликами вновь обмеряют эти базы и по разности замеров рассчитывают напряжения по формулам теории упругости.

Таким образом, способ создания эталонных образцов с известным характером и уровнем напряженного состояния может быть использован для получения зоны с однородным напряженным состоянием и тарировки существующих методов определения напряженного состояния в металлических конструкциях.

1. Способ создания эталонных образцов с заданным распределением напряжений, включающий создание пластических деформаций в получаемом образце, отличающийся тем, что пластическую деформацию создают на его краях, причем для создания пластических деформаций применяют локальный нагрев, прокатку роликами и сочетание этих приемов воздействия, в результате чего в центре образца возникает зона с равномерным распределением компонент напряжений, знаки и уровни которых зависят от характера воздействия и могут быть найдены по результатам обмера образца до и после воздействия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом воздействия образец подвергают отпуску для снятия ранее присутствовавших в нем напряжений, затем наносят базы измерения на лицевой и обратной сторонах образца и измеряют их с высокой точностью, после воздействия нагревом и/или роликами вновь обмеряют эти базы и по разности замеров рассчитывают напряжения по формулам теории упругости.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению и подготовке образцов для исследования и может быть использовано при гистологических исследованиях биологических образцов тканей, взятых у человека или животных при хирургических вмешательствах или при аутопсии.

Изобретение относится к области металловедения, а именно к способу контроля структурного состояния закаленных низкоуглеродистых сталей. Способ заключается в том, что предварительно готовят образец прямоугольной формы, выполняют косой срез на образце под углом 15-25° от нижнего основания к верхнему, принимая за основание длину образца.

Изобретение относится к области стендовых испытаний авиационных газотурбинных двигателей и предназначено для отбора и точной комплексной оценки загрязненности проб воздуха (подаваемого в систему кондиционирования кабины пилота воздушного судна), отбираемого из компрессора газотурбинного авиационного двигателя (ГТД) при его стендовых испытаниях, и дальнейшего газохроматографического анализа проб на содержание вредных примесей.

Пробоотборник относится к устройству для взятия проб в жидком и текучем состоянии, а именно к пробоотборникам для полуавтоматического отбора проб по всей высоте резервуара с нефтепродуктами.
Изобретение относится к области медицины, а именно к патоморфологической диагностике. Для прогнозирования пятилетней выживаемости пациенток с инвазивным раком молочной железы определяют индекс дисперсии тканевых структур, как разность между максимальным и минимальным значениями числа раковых структур и/или долей паренхиматозного или стромального компонента при микроскопии на малом увеличении (100x) деленную на количество полей зрения, в которых просчитывались эти значения.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при отборе проб жидкости из трубопровода. Устройство включает пробозаборную трубку, смонтированную в трубопроводе перпендикулярно движению потока и имеющую входное отверстие щелевидной формы со стороны движения потока.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к переработке сыпучих материалов, в том числе содержащих наноструктурированные компоненты, и может быть применено в химической, строительной, пищевой, фармацевтической, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к устройству для отбора проб силоса. Пробоотборник содержит зонд с заостренной режущей кромкой в нижней части, фланец с фаской в верхней, к которому соосно прикреплена штанга меньшего диаметра с мерной шкалой, и извлекатель пробы.

Изобретение относится к устройству для отбора проб уплотненных кормов. Устройство для отбора проб силоса содержит зонд с заостренной режущей кромкой в нижней части, фланец в верхней, к которому жестко прикреплена штанга с мерной шкалой, и извлекатель пробы.

Изобретение относится к области медицины, а именно к патологической анатомии. Для оценки кровоснабжения левой половины толстого кишечника в эксперименте на человеческом трупе проводят поочередное введение раствора красителя в верхнюю брыжеечную артерию, внутренние подвздошные артерии и в нижнюю брыжеечную артерию с последующим визуальным наблюдением за распространением и интенсивностью окрашивания тканей кишечника красителем.
Изобретение относится к области медицины и биологии и может быть использовано при изготовлении гистологических препаратов в лабораторных условиях. Состав для заключения гистологических препаратов включает синтетическую смолу, растворитель и вспомогательный компонент. В качестве смолы берут пенополиуретан (ППУ), в качестве растворителя - ксилол и вспомогательного компонента - дибутилфталат при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: пенополиуретан 15-20; ксилол 79-84; дибутилфталат 1,0. Использование состава обеспечивает снижение стоимости заливочной среды и повышение качества гистологического препарата при сохранении окраски тканей. 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к медицине, ветеринарии и биологии. Проводят фиксацию образца, декальцинацию, промывание водой, дегидратацию в спиртовых растворах и заливку в парафин. Фиксацию образца проводят в течение 24-х часов в молекулярном фиксаторе FineFix на спиртовой основе, содержащем FineFix и 96° спирт в соотношении 1:2,5. Декальцинацию осуществляют в течение 2-5 суток в 5-8% забуференном растворе муравьиной кислоты при ежедневной смене декальцинирующего раствора и контроле полноты декальцинации. Соотношение образец: декальцинирующий раствор составляет 1:20. После завершения декальцинации проводят промывку образца водой и до стадии дегидратации повторно помещают образец в спиртовой раствор молекулярного фиксатора FineFix на 6-12 часов. Набор для приготовления препарата костной ткани содержит молекулярный фиксатор FineFix на спиртовой основе, концентрированный раствор декальцинатора, изготовленный из расчета 40 г лимоннокислого натрия, 100 мл 90%-ного раствора муравьиной кислоты, 300 мл дистиллированной воды и рабочие растворы для контроля полноты декальцинации, содержащие насыщенный раствор оксалата аммония и 25%-ный водный раствор аммиака. Изобретение позволяет получать высококачественные препараты, пригодные для последующего гистологического и иммуногистологического исследования при отсутствии использования высокотоксичных компонентов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, например замерзших кусков льда и т.п., и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Грунтозаборное устройство содержит буровую установку с системой управления и пенетратором, закрепленную на космическом посадочном модуле. На пенетраторе закреплены термоизолированные контейнеры для забора образцов грунта. Буровая установка оснащена датчиком температуры наконечника пенетратора, соединенным с системой управления буровой установкой. Изобретение позволяет повысить качество полученных образцов грунта. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и предназначено для выявления загрязнения приземного слоя атмосферы при сухом осаждении кислотных аэрозолей в зимний период. Способ включает осаждение сухих аэрозолей на депонирующий субстрат, выполненный из формованных тонковолокнистых пластин с микропористой структурой из гидрофильных материалов и расположенный внутри контейнера с крышкой, при этом перед осаждением искусственно создают изометрический слой из хладообразующего вещества, осуществляют локальное охлаждение субстрата внутри контейнера, для возникновения турбулентной конвенции с перетоками воздуха от относительно более нагретых участков к холодным, создают температурный градиент с турбулентной теплопередачей, возбуждают турбулентную диффузию аэрозольных частиц, осаждают аэрозольные частицы на поверхность субстрата из пограничного слоя за счет межмолекулярного вандерваальсового взаимодействия, при этом суждение о наличии кислотного загрязнения приземного слоя атмосферы осуществляют по соотношению металлов в водо- и кислоторастворимой фракциях в сухих аэрозолях. Также изобретение относится к устройству для выявления кислотного загрязнения приземного слоя атмосферы в зимний период, включающему контейнеры с крышками и депонирующим субстратом для сбора сухих аэрозолей, конструкцию из стоек 1 и поперечин 2, жестко скрепленных между собой, при этом контейнеры 4 с крышками неподвижно закреплены на несущих перекладинах 3, выполненных из металлических или пластиковых уголков или деревянных реек треугольного или квадратного сечения, при этом несущие перекладины 3 закрепляются с помощью хомутов на поперечины, которые прочно соединены со стойками, образуя жесткую конструкцию, кроме того, для размещения хладообразующего вещества контейнеры на несущих перекладинах установлены неподвижно на расстоянии, обеспечивающем образование планшетообразной поверхности без разрывов крышками контейнеров. Изобретение повышает качество и достоверность оценки состояния приземного слоя атмосферы на территориях городских образований, районов производственных предприятий и другой местности в зимний период. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

Изобретение относится к способу сушки геологических проб золотосодержащих руд. Способ включает установление нормативного значения массовой доли влаги в подсушенной пробе, нагревание и охлаждение нагретой пробы на воздухе. При этом нагревание пробы ведут при температуре от 30 до 135°С в микроволновой печи. Перед нагреванием пробы измеряют массовую долю влаги в пробе и нагревание ведут при продолжительности, рассчитанной по формуле: , где τ - продолжительность операции нагревания пробы, мин; К - коэффициент пропорциональности, зависящий от физико-химических свойств руды и типа печи, К=1,6·103÷1,0·104 , определяется экспериментально для каждого типа руды; m - масса геологической пробы, кг; W1 - массовая доля влаги в исходной пробе, %; W2 -нормативное значение массовой доли влаги в подсушенной пробе, %; W2<1,5%; P - мощность микроволновой печи, Вт. Техническим результатом изобретения является снижение расхода электроэнергии на сушку проб, повышение экспрессности процесса сушки и улучшение условий труда. 3 пр.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для периодического отбора проб из трубопроводов, применяемых, например, при переработке продуктов питания, или в фармацевтики, или в медицине. Пробоотборный клапан для жидкости имеет тело (1, 20) клапана, которое расположено в корпусе (2, 21) клапана с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением пробоотборного клапана, и имеет выпускное отверстие (12), оканчивающееся в поперечном отверстии (11), выполненном в теле (1, 20) клапана с возможностью поступления через него отбираемой пробы водной жидкости в выпускное отверстие (12). Выпускное отверстие (12) постепенно расширяется от поперечного отверстия (11) к свободному концу тела (1, 20) клапана. Нижняя кромка (45) выпускного отверстия (12) при нахождении тела (1, 20) клапана в его монтажном положении проходит с уклоном вниз к свободному концу (13). Изобретение направлено на повышение качества отбираемой пробы за счет устранения застойных зон клапана. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, например замерзших кусков льда и т.п., и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Ультразвуковое грунтозаборное устройство предназначено для сверления грунта на глубины до 2-х метров со скоростью до 20 мм/мин с целью забора образцов без изменения состава за один проход. Грунтозаборное устройство состоит из ультразвуковой колебательной системы с рабочим инструментом, ультразвукового генератора и системы управления. Ультразвуковой генератор и система управления закреплены на космическом посадочном модуле. На волноводе ультразвуковой колебательной системы установлен каркас, на котором закреплены термоизолированные контейнеры для забора образцов грунта с поворотным механизмом открытия/закрытия, термоаккумуляторы и пассивная система термостабилизации. Ультразвуковая колебательная система оснащена датчиком температуры грунтозаборных контейнеров, соединенным с системой управления грунтозаборного устройства. Выбор размеров каждого последующего элемента ультразвуковой колебательной системы осуществляется из условия обеспечения соответствия с резонансной частотой пьезоэлектрического преобразователя. Изобретение способно обеспечить забор образцов грунта без термического разрушения и испарения летучих компонентов. 6 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу пробоотбора и пробоподготовки к химическому анализу твердых материалов (металлов, минералов, синтетических материалов). Способ включает отбор навески путем разрушения поверхностного слоя материала с ее последующей пробоподготовкой к химическому анализу. Разрушение осуществляют микрорезанием с помощью абразива, нанесенного на гибкий носитель фиксированной площади, который нагружают заданной статической силой, действующей по нормали к поверхности, и смещают его на выбранное расстояние. Затем носитель с абразивом и находящейся на нем пробой материала обрабатывают селективным растворителем, химически индифферентным к абразиву, с частичным растворением гибкого носителя, фильтруют и подвергают фильтрат химическому анализу. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении функциональных возможностей способа за счет совмещения процессов пробоотбора (снятие слоя материала) и пробоподготовки (измельчения материала) навески, что в свою очередь обеспечивает повышение производительности. 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к устройству, обеспечивающему отбор представительных проб природного газа для лабораторного анализа из магистральных газопроводов, с газораспределительных станций и технологических установок. Переносное устройство для отбора проб природного газа включает в себя комплект вентилей, баллон, манометр, биметаллический термометр и теплоизолирующий кожух. Кожух имеет пробоотборную трубку, на которой монтируются подвижный хомут, независимый нижний соединитель с отводной трубкой и штатив. Подвижный штатив обеспечивает возможность установки баллонов различной емкости. Независимый нижний соединитель имеет отводную трубку, изогнутую таким образом, что ее выходной конец всегда может быть расположен по оси баллона. Штатив обеспечивает дополнительную фиксацию устройства на месте отбора пробы и фиксацию выходного конца отводной трубки по оси баллона для придания жесткости конструкции. Достигаемый при этом технический результат заключается в создании малогабаритного переносного устройства с возможностью использования баллонов различной емкости, что исключает необходимость оснащения каждой точки отбора проб дорогостоящим стационарным оборудованием. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в области геофизики. Техническим результатом является повышение качества и надежности интерпретации данных каротажа. Способ включает проведение геофизических исследований скважины (ГИС) с использованием импульсного нейтрон-гамма спектрометрического каротажа, определение компонентного состава пород, включая пористость и коэффициент текущего нефтенасыщения (Кн). Предварительно подготавливают коллекцию образцов керна из коллекторов, вскрытых опорными скважинами, по результатам исследования которой определяют текущую водонасыщенность (Кв), коэффициенты относительной фазовой проницаемости по нефти и по воде ( ), экспоненциальные значения относительной водо- и нефтепроницаемости (nв nн), коэффициент глинистости (Кгл), коэффициент пористости (Кп), петрофизические параметры (a, b) связи коэффициента остаточной водонасыщенности и отношения объемной глинистости к пористости, коэффициент остаточной нефтенасыщенности (Кно), далее рассчитывают коэффициент остаточного водонасыщения Кво=a*(Кгл/Кп)+b, после чего вычисляют коэффициент обводненности притока (Коп) и по полученному коэффициенту обводненности проводят оценку ожидаемого состава притока. 3 ил.
Наверх