Способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения



Способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения
Способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения
Способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения

 


Владельцы патента RU 2541371:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической отрасли промышленности и может быть использовано при проведении наземных испытаний оболочек типа тел вращения. Заявленный способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения включает нагружение установленной на платформе оболочки поперечной силой. Нагружение оболочки поперечной силой осуществляют посредством вращения платформы вокруг неподвижной оси параллельной оси симметрии оболочки с установленными на ее внешней поверхности инерционными элементами, при этом масса инерционного элемента выбирается из условия: Δ m i = M i ω 2 R h i m i , где Δmi - масса i-го инерционного элемента; Mi - расчетное значение изгибающего момента в i-ой части оболочки; mi - масса i-ой части оболочки, на которой расположен i-ый инерционный элемент; ω - угловая скорость вращения оболочки; R - расстояние от оси симметрии оболочки до неподвижной оси вращения платформы; hi - расстояние от i-ой части оболочки до плоскости вращения платформы. Технический результат − повышение точности воспроизведения изгибающего момента по высоте оболочки, когда расчетное распределение имеет нелинейный характер. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической отрасли промышленности и может быть использовано при проведении наземных испытаний оболочек типа тел вращения.

Известен ряд способов испытаний на прочность оболочек типа тел вращения и их элементов [Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. - М.: Машиностроение, 1974, с.193], в которых нагружающее усилие на оболочку создается с помощью силовых лямок и приложено в одной или нескольких точках (рычажная система нагружения). Испытание на прочность по данным системам нагружения оболочек не позволяет точно воспроизводить расчетное распределение изгибающего момента по высоте оболочки из-за ограниченного количества точек приложения нагрузки геометрическими размерами рычажных механизмов и силовых лямок. Применение подобных систем нагружения ограничено также специфическими особенностями испытаний тонкостенных оболочек, где требуется распределение нагрузки по образующей и не допускается сосредоточение ее в одной или нескольких точках.

Наиболее близким по технической сущности является способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения [патент РФ №2249196, G01N 3/08, публ. 27.03.2005], включающий нагружение оболочки поперечной силой и ее измерение датчиками силы, расположенными на опоре, на которой установлена оболочка. Однако испытание на прочность данным способом ограничено одной точкой приложения нагружающего усилия, что приводит к недостаточной точности воспроизведения нелинейного расчетного распределения изгибающего момента по высоте оболочки.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности воспроизведения расчетного распределения изгибающего момента по высоте оболочки при проведении испытаний на прочность.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения, включающий нагружение установленной на платформе оболочки поперечной силой, отличающийся тем, что нагружение оболочки поперечной силой осуществляют посредством вращения платформы вокруг неподвижной оси параллельной оси симметрии оболочки с установленными на ее внешней поверхности инерционными элементами, при этом масса инерционного элемента выбирается из условия:

Δ m i = M i ω 2 R h i m i                                                ( 1 )

где Δmi - масса i-го инерционного элемента;

Mi - расчетное значение изгибающего момента в i-ой части оболочки;

mi - масса i-ой части оболочки, на которой расположен i-ый инерционный элемент;

ω - угловая скорость вращения оболочки;

R - расстояние от оси симметрии оболочки до неподвижной оси вращения платформы;

hi - расстояние от i-ой части оболочки до плоскости вращения платформы.

Условие (1) основывается на решении системы уравнений относительно Δmi

{ M i = M i 1 + M i 2 , M i 1 = m i ω 2 R h i , M i 2 = Δ m i ω 2 R h i ;                                                ( 2 )

где Mi - расчетный изгибающий момент, действующий на i-ую часть оболочки;

Mi1 - составляющая расчетного изгибающего момента i-ой части оболочки массой mi;

Mi2 - составляющая расчетного изгибающего момента инерционного элемента массой Δmi.

На фигуре 1 приведены сравнительные схемы распределения изгибающего момента по высоте оболочки при испытаниях на прочность: а) расчетное распределение изгибающего момента Mi по высоте оболочки h; б) сравнение расчетного распределения изгибающего момента Mi по высоте оболочки h с распределением изгибающего момента при нагружении оболочки поперечной силой, приложенной в нескольких точках (рычажная схема нагружения); в) сравнение расчетного распределения изгибающего момента Mi по высоте оболочки h с распределением изгибающего момента при нагружении оболочки поперечной силой, приложенной в одной точке; г) сравнение расчетного распределения изгибающего момента Mi по высоте оболочки h с распределением изгибающего момента при испытании оболочки предлагаемым способом.

Фигура 1г показывает, что предложенный способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения, по сравнению с прототипом, позволяет максимально точно приблизиться к расчетному значению распределения изгибающего момента по высоте оболочки. При необходимости увеличения точности воспроизведения расчетного изгибающего момента достаточно увеличить количество устанавливаемых инерционных элементов.

Способ поясняется фигурой 2. Испытываемую оболочку 1 устанавливают на платформу 2, вращающуюся вокруг неподвижной оси 3, параллельной оси симметрии оболочки 4. На внешней поверхности оболочки устанавливают инерционные элементы 5.

Предлагаемый способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения позволяет повысить точность воспроизведения изгибающего момента по высоте оболочки, когда расчетное распределение имеет нелинейный характер. Способ может быть использован для создания средств испытания на прочность оболочек типа тел вращения, в частности, при проектировании и производстве головных ракетных обтекателей.

Способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения, включающий нагружение установленной на платформе оболочки поперечной силой, отличающийся тем, что нагружение оболочки поперечной силой осуществляют посредством вращения платформы вокруг неподвижной оси параллельной оси симметрии оболочки с установленными на ее внешней поверхности инерционными элементами, при этом масса инерционного элемента выбирается из условия:

где Δmi - масса i-го инерционного элемента;
Mi - расчетное значение изгибающего момента в i-ой части оболочки;
mi - масса i-ой части оболочки, на которой расположен i-ый инерционный элемент;
ω - угловая скорость вращения оболочки;
R - расстояние от оси симметрии оболочки до неподвижной оси вращения платформы;
hi - расстояние от i-ой части оболочки до плоскости вращения платформы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для определения упругих характеристик материалов при изгибе, и может быть использовано для определения зависимости модуля упругости конструкционных материалов как от температуры, так и от величины изгибающих напряжений.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами (в частности, железобетонных балок), и нагруженных равномерно распределенной нагрузкой.

Изобретение относится к технике испытаний протяженных объектов с переменной по длине жесткостью. Сущность: объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний плоских образцов на изгиб. Сущность: концы образцов закрепляют на опоре, выполненной в виде замкнутой рамы с двумя подвижными распорками.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосно торцевые и центральный захваты с общей осью вращения и отверстиями для образца, привод вращения торцевых захватов, толкатель, одним концом связанный с центральным захватом, и нагружатель, соединенный с другим концом толкателя.

Изобретение относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям материалов, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использовано для испытания балочных конструкций на изгиб.

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.

Изобретение относится к области испытаний строительных материалов и конструкций, а именно к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств.

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.

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.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной. Устройство содержит соосные захваты для крепления образца, дугообразные рычаги, соединенные с захватами, и платформы, опирающиеся на стенки захватов. Дугообразные рычаги, выполненные в виде коромысел с отверстиями, с помощью болтов соединены с захватами образца и с платформами, опирающимися на стенки захватов. Центры отверстий дугообразного рычага, соединенного с верхним захватом лежат на одной окружности с центрами отверстий рычага, соединенного с нижним захватом. Технический результат: расширение функциональных возможностей путем нагружения образца не только до разрушения его усилием растяжения, среза или изгиба, но и до разрушения его совместным действием усилий растяжения, среза и изгиба при фиксированном соотношении между величиной усилия при растяжении, величиной усилия при срезе и величиной изгибающего момента. 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, используемой при испытаниях на усталость. Зажимное устройство содержит стягиваемые с помощью винтов опорные детали, между которыми размещен испытуемый образец и переходные детали, расположенные по обе стороны концевой части испытуемого образца и имеющие участок, выступающий за зону их контакта с опорными деталями в сторону рабочей части образца. Переходные детали выполнены в виде набора гибких плоских пластин, имеющих жесткость на изгиб, меньшую жесткости на изгиб испытуемого образца, длина выступающих участков пластин, непосредственно контактирующих с испытуемым образцом, превышает пять его толщин, а каждая из других не контактирующих с испытуемых образцом пластин имеет длину, меньшую длины предыдущей соседней пластины, либо выступающий участок переходных деталей имеет профиль с переменной плавно меняющейся кривизной, при этом значение радиуса кривизны профилированной поверхности деталей в зоне границы контакта с образцом больше радиуса кривизны рабочей части образца при его изгибе и по направлению удаления от зоны контакта с образцом меняется до значения, которое меньше вышеуказанного радиуса испытуемого образца, твердость поверхности переходных деталей в зоне плавного изменения кривизны этой поверхности ниже твердости поверхности испытуемого образца, а длина выступающих участков переходных деталей превышает три толщины образца. Технический результат - обеспечение защиты образца от излома. 2 н.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к определению механических характеристик труб, а именно к моделям, предназначенным для испытаний материалов труб малого диаметра на трещиностойкость, и может быть использовано при производстве и эксплуатации труб. Модель изготавливают в виде кольца, вырезанного из исследуемой трубы, а имитатор усталостной трещины выполняют в виде симметричных и диаметрально противоположных сквозных надрезов на одном из торцов модели вдоль образующей кольца. Технический результат: создание модели, обеспечивающей повышение достоверности определения трещиностойкости труб малого диаметра. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента. Устройство содержит два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов. Шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах. Устройство дополнительно содержит тензостанцию, соединенную с компьютером и тензорезисторами, установленными на удлинителях. Технический результат: возможность реализовать кинематический или мягкий режимы нагружения образца, при этом имеется возможность использования как режима поперечного изгиба образца (работает только один серводвигатель), так и режима чистого сдвига в среднем сечении образца (серводвигатели работают синфазно). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтедобывающего оборудования, а именно, к способу и устройству, применяемым для контроля состояния насосных штанг нефтедобывающих скважин. Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в уменьшении времени определения прочности насосных штанг нефтедобывающих скважин в полевых условиях и одновременно в повышении достоверности определения. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан способ для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин, включающий в себя этапы, на которых: определяют прочностные характеристики по меньшей мере одной насосной штанги на основании данных об оказанном давлении, полученных от блока приложения давления и данных об измеренном отклонении, полученных от блока измерения отклонения, посредством блока вычисления устройства определения прочностных характеристик; принимают решение о соответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о необходимости дополнительных измерений следующего множества насосных штанг нефтедобывающей скважины, в случае если определенные прочностные характеристики не удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности и удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о несоответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги не удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2. ил.

Изобретение относится к технологии напыления теплозащитных керамических покрытий, а более точно касается определения времени теплового воздействия, необходимого для релаксации остаточных напряжений в покрытии, а также энергии, требующейся для релаксации. Сущность: два образца с теплозащитным керамическим покрытием подвергают термической обработке в течение заданного для каждого образца времени, фиксируют время и температуру термической обработки каждого образца. Определяют уровень остаточных напряжений и энергии, необходимой для их релаксации, для каждого образца. По тому образцу, у которого достигается наибольшая полная релаксация остаточных напряжений, судят о качестве покрытия, и этот режим термической обработки выбирают для использования в производстве. Технический результат: получение значений остаточных напряжений в теплозащитном керамическом покрытии предварительно подвергнутых тепловому воздействию, что позволяет корректировать режимы термической обработки, а также прогнозировать долговечность покрытия в результате высокотемпературной эксплуатации. 3 табл., 5 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний образцов и фрагментов пространственных коробчатых (сварных, клеесварных, клепанных или клееклепанных) конструкций. Устройство содержит корпус с размещенным в нем приводом и жестко закрепленную на нем металлическую раму с основанием, захватами для испытуемого образца и тензодатчиками. Один из захватов жестко закреплен на раме, а второй установлен на основании посредством двух пневмоцилиндров с возможностью обеспечения приложения вертикальной нагрузки и крутящего момента на испытуемый образец. Тензодатчики размещены на подвижном захвате и испытуемом образце. Технический результат: обеспечение испытания пространственных коробчатых конструкций, изготовленных с использованием сварки, клеесварки, клепки или клееклепки, позволяющие проводить оценку прочностных характеристик конструкции в различных зонах. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для промышленности и может быть применено для испытаний продольных и поперечных образцов основного металла труб, образцов со сварными швами, в том числе ремонтным сварным швом, для изучения свойств напыленных материалов, органических покрытий, для оценки сталей к сульфидному растрескиванию под напряжением. Установка содержит силовую раму и испытуемый образец, размещенный симметрично на 4-точечный изгиб, между двумя внутренними опорами и двумя наружными опорами. Силовая рама дополнена держателем, выполненным в виде неразъемного замкнутого по контуру корпуса, внутри которого симметрично, в выемках корпуса, размещены наружные цилиндрические опоры. Внутренние цилиндрические опоры расположены в выемках снизу подвижной планки, принимающей нагрузку. Верх планки по краям снабжен симметричными скосами для перемещения между скосами и корпусом, клиньев, соединенных разъемно с регулировочными винтами. Технический результат: увеличение точности определения (улавливания) начала процесса зарождения и развития коррозионных трещин в образцах металла бесшовных и электросварных труб, в том числе, с большой толщиной стенки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для промышленности и может быть применено для испытаний продольных и поперечных образцов основного металла труб, образцов со сварными швами, в том числе ремонтным сварным швом, для изучения свойств напыленных материалов, органических покрытий, для оценки сталей к сульфидному растрескиванию под напряжением. Сущность: осуществляют нагружение образца испытуемой трубы, закрепленного симметрично на 4-точечный изгиб, между двумя внутренними опорами и двумя наружными опорами. Перед нагружением испытуемый образец помещают в замкнутый контур корпуса держателя между парой внутренних цилиндрических опор, размещенных, для точной фиксации пары верхних точек опоры образца, в выемках нижней части подвижной планки, и парой наружных цилиндрических опор, размещенных, для точной фиксации пары нижних точек опоры образца, в выемках в нижней части корпуса держателя. Первоначальное расчетное усилие нагружения на испытуемый образец прикладывают сверху через переводник домкратом по динамометру сжатия к подвижной планке, изгибая середину образца двумя внутренними цилиндрическими опорами, расположенными в выемках подвижной планки симметрично относительно центра образца и наружных опор. Точное доведение прилагаемого усилия до расчетной величины прогиба образца и его уравнивание между симметричными внутренними опорами производят поворотом левого и правого винтов, перемещая подвижные клинья вдоль скосов к центру подвижной планки, передавая усилия от винтов через подвижные клинья планке и через внутренние опоры на испытываемый образец. Исключают смещение подвижных клиньев по скосам, для сохранения точности нагружения образца в процессе испытаний, для чего подвижные клинья, при достижении расчетной, определяемой геометрическими параметрами трубы величины прогиба образца, надежно фиксируют винтами между планкой и верхней частью корпуса держателя. Технический результат: увеличение точности определения (улавливания) начала процесса зарождения и развития коррозионных трещин в образцах металла бесшовных и электросварных труб, в том числе, с большой толщиной стенки. 3 ил.
Наверх