Стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе

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.

 

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.

Известен стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе (положительное решение по заявке №2010132527/28, кл. G01N 3/20, от 30.05 2011), содержащий основание, опорный элемент, нагружатели, разъемные фиксаторы установленные на каждом нагружателе, и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями.

Недостатком стенда является отсутствие возможности проводить испытания при статическом изгибе образца в разных направлениях и нагружении образца ударными волнами.

Известен стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе (положительное решение по заявке №2010132524/28, кл. G01N 3/20, от 30.05 2011), содержащий основание, опорный элемент, нагружатели, разъемные фиксаторы установленные на каждом нагружателе, и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями.

Недостатком стенда также является отсутствие возможности проводить испытания при статическом изгибе образца в разных направлениях и нагружении образца ударными волнами.

Известен стенд для испытания образцов материалов при многоточечном изгибе (положительное решение по заявке №2010139106/28, кл. G01N 3/20, от 07.07.2011), принимаемый за прототип. 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.

Недостатком стенда также является отсутствие возможности проводить испытания при статическом изгибе образца в разных направлениях и нагружении образца ударными волнами.

Техническим результатом изобретения является 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.

Технический результат достигается тем, что стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе, содержащий 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, согласно изобретению 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, при этом на трубе установлены торцевые заглушки, а труба заполнена наполнителем.

Технический результат достигается также тем, что стенд снабжен сменными инерционными грузами, связанными с ударником.

Технический результат достигается также тем, что стенд снабжен второй электромагнитной катушкой, закрепленной соосно первой катушке с противоположной стороны от якоря с возможностью взаимодействия с ним, скобой, одним концом соединенной с ударником и охватывающей трубу, вторым ударником, закрепленным на втором конце скобы оппозитно первому ударнику.

Технический результат достигается также тем, что ударник имеет шаровую форму.

Технический результат достигается также тем, что ударник выполнен в виде стержня, закрепленного на толкателе вдоль образующей трубы.

Технический результат достигается также тем, что стенд снабжен устройством для поворота трубы вокруг своей оси.

На рис.1 представлена схема стенда, вид сбоку (рис.1а) и сечение А-А вида сбоку (рис.1б).

Стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе содержит основание 1, опорный элемент в виде трубы 2, нагружатели 3, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы 4 нагружателей на трубе и захваты 5, размещенные по длине образца 6 и связанные с соответствующими нагружателями 3.

Стенд снабжен ударным механизмом, выполненным в виде электромагнитной катушки 7, якоря 8, взаимодействующего с катушкой, упругого элемента 9 для возврата катушки в исходное положение, толкателя 10, соединенного с якорем, и ударника 11, закрепленного на толкателе с возможностью взаимодействия с поверхностью трубы 2. На трубе 2 установлены торцевые заглушки 12, 13. Труба 2 заполнена наполнителем 14.

Стенд снабжен сменными инерционными грузами 15, связанными с ударником 11.

Стенд снабжен второй электромагнитной катушкой 16, закрепленной соосно первой катушке 7 с противоположной стороны от якоря 8 с возможностью взаимодействия с ним, скобой 17, одним концом соединенной с ударником 11 и охватывающей трубу 2, вторым ударником 18, закрепленным на втором конце скобы 17 оппозитно первому ударнику 11.

Ударник 11 может иметь шаровую форму.

Ударник 11 может быть выполнен в виде стержня (рис.1а), закрепленного на толкателе вдоль образующей трубы 2.

Стенд снабжен устройством 19 для поворота трубы 2 вокруг своей оси.

Труба 2 поворачивается вокруг своей оси в направляющих роликах 20 вместе с элементами, размещенными внутри трубы. Образец 6 может закрепляться на трубе 2 захватами 21, 22. Катушки и якорь располагаются в направляющей 23. Скоба 17 может располагаться на роликах 24. Нагружатели 3 выполнены гидравлическими и состоят из гидроцилиндров и поршней. Разъемные фиксаторы 4 нагружателей на трубе выполнены электромагнитными. Наполнитель 14 подбирается в соответствии с реальными условиями работы изделия, представленного образцом, например, для нефтяных и газовых труб реальной средой наполнителя является грунт, песчаная подушка и т.п. При необходимости при испытании трубчатого образца его нагружают внутренним давлением, осевой нагрузкой (соответствующие нагружатели имеют типовую конструкцию и на рисунке не показаны).

Стенд работает следующим образом.

Нагружателями 3 создают изгиб образца 6 в заданных направлениях и с заданными усилиями. Для испытаний при нагружении сосредоточенными ударами в одном направлении используют ударник 11 шаровой формы. Включают электромагнитную катушку 7, отчего якорь 8 перемещает толкатель 10 и ударником 11 наносит удар по трубе 2. Ударная волна распространяется от места нанесения удара радиально через наполнитель 14 на образец 6. При отключении катушки 7 упругий элемент 9 возвращает якорь 8 в исходное положение, после чего ударное нагружение может повторяться заданное число раз и с заданными интервалами между ударами. Для регулирования величины ударного импульса изменяют массу инерционного груза 15. Для нагружения образца 6 ударными волнами, распространяющимися во встречных направлениях, попеременно включают катушки 7 и 10 и с помощью скобы 17 используют ударники 11, 18. Для таких же испытаний, но с созданием линейных ударных волн, вместо шаровых ударников устанавливают ударники в виде стержней, ориентированных вдоль образующих поверхности трубы. Для изменения ориентировки направления распространения волн относительно радиальных направлений образца 6 устройством 19 поворачивают трубу 2 вместе с размещенными в ней элементами на заданный угол вокруг оси трубы. При необходимости проведения испытаний при дополнительном нагружении образца внутренним давлением или осевой нагрузкой дополнительно применяют соответствующие типовые нагружатели.

Стенд обеспечивает проведение испытаний в новых условиях - 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, что приближает условия испытаний к реальным условиям работы изделий типа нефтегазовых труб.

1. Стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе, содержащий 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, отличающийся тем, что он 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, при этом на трубе установлены торцевые заглушки, а труба заполнена наполнителем.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен сменными инерционными грузами, связанными с ударником.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен второй электромагнитной катушкой, закрепленной соосно первой катушке с противоположной стороны от якоря с возможностью взаимодействия с ним, скобой, одним концом соединенной с ударником и охватывающей трубу, вторым ударником, закрепленным на втором конце скобы оппозитно первому ударнику.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что ударник имеет шаровую форму.

5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что ударник выполнен в виде стержня, закрепленного на толкателе вдоль образующей трубы.

6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для поворота трубы вокруг своей оси.