Способ испытания металлов на изгиб с растяжением



Способ испытания металлов на изгиб с растяжением
Способ испытания металлов на изгиб с растяжением
Способ испытания металлов на изгиб с растяжением
Способ испытания металлов на изгиб с растяжением
Способ испытания металлов на изгиб с растяжением

 


Владельцы патента RU 2578286:

Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") (RU)

Изобретение относится к области механических испытаний металлов и сплавов, а именно к испытаниям на изгиб с растяжением, и может быть использовано при испытании различных конструкций, работающих в сложных условиях нагружения, при расчетах на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением. Сущность: размещают концы образца из испытуемого металла на опорах, воздействуют деформирующим усилием по середине образца с помощью оправки и обрабатывают результаты. Концы образца закрепляют в опорах при помощи захватов с обеспечением поворота каждого захвата. Деформирование проводят до разрыва образца с обеспечением минимального трения между образцом и оправкой и по диаграмме растяжения определяют механические характеристики. Технический результат: возможность получить достоверные значения механических характеристик и обеспечить повышение точности расчетов на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением, в том числе труб, эксплуатирующихся в условиях наклонных скважин, а также проволоки, профиля и труб при изготовлении с намоткой на барабан. 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к области механических испытаний металлов и сплавов, а именно к испытаниям на изгиб с растяжением, и может быть использовано при испытании различных конструкций, работающих в сложных условиях нагружения, при расчетах на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением.

Известны методы механических испытаний образцов, различающиеся по характеру напряженного состояния: растяжение, сжатие, изгиб, кручение. Однако они позволяют оценить механические характеристики материалов только при одном виде нагружения. Известен способ определения штампуемости металла (патент РФ №2171976, G01N 3/28, опубл. 10.08.2001), в котором динамический изгиб выполняют непосредственно после растяжения, производимого до предельно равномерного для данного металла удлинения. Известен способ определения механических свойств металлов (заявка на изобретение №2012145523, G01N 3/08, опубл. 10.05.2014), включающий осевое растяжение плоских и круглых образцов с фиксированной скоростью деформации и температурой испытания, в котором коэффициент динамической вязкости металлов и эффективную энергию разрушения определяют по приведенным математическим зависимостям. Однако указанные способы не позволяют определить механические характеристики материала в сложных условиях нагружения при изгибе с одновременным растяжением.

Наиболее близким техническим решением является способ испытания металлов на изгиб по ГОСТ Р ИСО 7438-2013, принятый за прототип, который включает размещение концов образца из испытуемого металла на двух опорах и определение способности металлов подвергаться пластической деформации при изгибе образца путем воздействия деформирующим усилием по середине образца с помощью оправки. Этим способом можно определить только способность металлов выдерживать пластическую деформацию при изгибе, но он не позволяет определить механические характеристики металла.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в определении механических характеристик металла при одновременном изгибе с растяжением для обеспечения точности расчетов на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе испытания металлов на изгиб с растяжением, включающем размещение концов образца из испытуемого металла на опорах, воздействие деформирующим усилием по середине образца с помощью оправки и обработку результатов, согласно изобретению, концы образца закрепляют в опорах при помощи захватов с обеспечением поворота каждого захвата, деформирование проводят до разрушения образца с обеспечением минимального трения между образцом и оправкой и по диаграмме нагружения определяют механические характеристики.

Деформирование проводят на оборудовании для статических испытаний с использованием изготовленного приспособления. Концы образца закрепляют в опорах при помощи захватов с обеспечением поворота каждого захвата в опоре, что позволяет одновременно использовать две схемы нагружения образца: изгиб и растяжение. При этом образец не подвергается деформированию (изгибу) по концам его рабочей части за счет обеспечения поворота каждого захвата. С помощью оправки деформирующим усилием воздействуют по середине образца до разрушения образца с обеспечением минимального трения между образцом и оправкой. В результате испытания регистрируют диаграмму нагружения образца, по которой определяют максимальную нагрузку при изгибе с растяжением до разрушения образца и величину его прогиба, определяемую по величине хода оправки. Причем создание минимального трения между образцом и оправкой позволяет с большей точностью определить эти характеристики, необходимые для выбора материала, способного выдерживать высокие нагрузки, и проведения расчетов на прочность конструкций, работающих в сложных условиях нагружения.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено приспособление для осуществления способа испытания на изгиб с одновременным растяжением, на фиг. 2 изображен эскиз образца для проведения испытаний, на фиг. 3 показан образец после проведения испытания на изгиб с растяжением и на фиг. 4 - диаграмма нагружения образца при изгибе с растяжением.

Приспособление для реализации предлагаемого способа испытания (фиг. 1) включает основание 1, на котором жестко зафиксированы две опоры 2, выполненные с захватами 3 для закрепления концов образца 4. Захваты 3 размещены в опорах с обеспечением поворота. Оправкой 5 перпендикулярно поверхности образца 4 оказывают воздействие по середине образца. Образец 4 (фиг. 2) изготавливают из испытуемого металла и на концах выполняют, например, резьбу для закрепления образца в захватах.

Способ испытания на изгиб с растяжением проводили на комплексе для статических испытаний с использованием описанного выше приспособления. Каждый конец образца 4 закрепляют в захвате 3. При проведении испытания оправкой 5 перпендикулярно поверхности образца 4 оказывают воздействие по середине образца, оправка начинает давить на поверхность образца в точке, затем постепенно образец охватывает рабочую поверхность оправки, изгибается и растягивается до полного разрушения (фиг. 3). При этом каждый захват 3 с закрепленным в нем концом образца 4 осуществляет поворот в опоре, препятствуя изгибу (деформированию) образца 4 по концам его рабочей части. Для обеспечения минимального трения между оправкой и образцом и получения достоверных результатов на поверхность образца наносят смазку. В результате испытания регистрируют диаграмму нагружения образца (фиг. 4). По диаграмме нагружения определяют максимальную нагрузку при изгибе с растяжением до разрушения образца и перемещение оправки, необходимые для выбора материала, способного выдерживать высокие нагрузки, и проведения точных расчетов на прочность.

В испытательной лаборатории с использованием системы статических испытаний «SHIMADZU» было проведено испытание, в частности, цилиндрических образцов на изгиб с растяжением, изготовленных из листовой стали 3 и 40Х и из труб класса прочности Х80. Размеры образца: длина - 115 мм, диаметр рабочей части - 6 мм, длина рабочей части - 85 мм. Рабочую поверхность образца покрывали смазкой, например диоксидом молибдена. Оправка для воздействия на образец была выполнена радиусом 15 мм.

При проведении испытания оправка перемещается перпендикулярно поверхности образца, например, со скоростью 5 мм/мин и начинает воздействовать на поверхность по середине образца в точке, затем постепенно образец охватывает рабочую поверхность оправки, изгибается и растягивается до полного разрушения. Так как концы образца закреплены в захватах, выполненных с возможностью поворота в опорах, при испытании не происходит деформирования образца по концам его рабочей части. При испытании получают достоверные значения механических характеристик.

В результате испытания были получены диаграммы нагружения каждого образца, при анализе которых определили максимальную нагрузку, которую выдерживает образец, и перемещение оправки при разрушении каждого образца (см. таблицу).

Сравнение полученных показателей дает возможность выбора стали, способной выдерживать больший изгиб и высокие нагрузки, а также обеспечить точность расчетов на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением.

Использование предлагаемого способа испытания позволяет получить достоверные значения механических характеристик и обеспечить повышение точности расчетов на прочность конструкций, работающих в условиях изгиба с растяжением, в том числе труб, эксплуатирующихся в условиях наклонных скважин, а также проволоки, профиля и труб при изготовлении с намоткой на барабан.

Способ испытания металлов на изгиб с растяжением, включающий размещение концов образца из испытуемого металла на опорах, воздействие деформирующим усилием по середине образца с помощью оправки и обработку результатов, отличающийся тем, что концы образца закрепляют в опорах при помощи захватов с обеспечением поворота каждого захвата, деформирование проводят до разрыва образца с обеспечением минимального трения между образцом и оправкой и по диаграмме растяжения определяют механические характеристики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам измерения относительной продольной деформации на поверхности материальных тел. Экстензометр содержит два референтных тела в виде заостренных инденторов, при этом один индентор жестко связан с корпусом прибора, другой установлен с возможностью перемещения, а также систему передачи этих перемещений.

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению изменения длительной прочности бетона во времени эксплуатируемых под нагрузкой в условиях внешней агрессивной среды бетонных и железобетонных конструкций.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие, а также на сложное сопротивление и может быть применено в учебной лаборатории.

Изобретение предназначено для оценки деформативности соединений в изделиях из импрегнированной ткани, подвергаемых двухосному напряжению неразрушающими нагрузками с целью определения деформативных характеристик пневматической конструкции в целом.

Изобретение относится к области «Физики контактного взаимодействия» материальной среды в предельном состоянии. Сущность изобретения состоит в том, что предельное состояние исследуемой среды определяют по зависимости τ с р к = p с р к t g φ ° + с ,    где τ с р к и p с р к - значения тангенциального главного напряжения ( τ с р к = σ I = σ I I ) и давления, соответствующего главному напряжению растяжения-сжатия ( σ I I I = p с р к ) среды, в условиях компрессионного сжатия образца среды, а значения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды определяют как: 1) в условиях одноосного деформирования , - при выходе линий сдвига на боковую поверхность образца и - под подошвой штампа; 2) при деформировании поверхности полупространства , - при выходе линий сдвига на поверхность полупространства и - под подошвой штампа; 3) при деформации штампом дна вертикальной выработки , - при выходе линий сдвига из стенок выработки и - под подошвой штампа, где рб=(γстрh-cстр)ctgφстр (кг/см2) - бытовое гравитационное давление; 4) при деформации среды в замкнутом массиве , - при выходе линий сдвига в полость над штампом и - под подошвой штампа. Технический результат - обеспечение возможности определения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды в условиях одноосного деформирования, при деформировании поверхности полупространства, при деформации штампом дна вертикальной выработки, .при деформации штампом дна вертикальной выработки и при деформации штампом дна вертикальной выработки.

Решение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения характеристик металла, проявляемых в технологических операциях холодной обработки давлением.
Изобретение относится к способу изготовления плоских образцов из высокоэластичных полимеров и других материалов, способных испытывать большие деформации в результате нагрузки, для проведения экспериментов на двухосное растяжение.

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.

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний, причем на каждый объект действует нагрузка одной и той же величины.

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний.

Способ относится к горной промышленности, в частности к шахтным подъемным установкам, и предназначен для контроля технического состояния подъемного каната. Способ позволяет определить жесткость подъемного каната на растяжение путем измерения длины подъемного каната от точки схода подъемного каната с барабана подъемной машины до подвесного устройства подъемного сосуда при остановке порожнего подъемного сосуда под загрузку, веса груза, удлинения подъемного каната после загрузки подъемного сосуда и последующего расчета, по величине которой судят о техническом состоянии подъемного каната. Для обеспечения постоянства контроля технического состояния подъемного каната измерения и расчета производят при каждом цикле подъема груженого подъемного сосуда. Технический результат - обеспечение возможности постоянного контроля технического состояния подъемного каната. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано в машиностроительной отрасли при сборке узлов и деталей корпусных изделий и оперативном контроле остаточной прочности крепежных элементов. Устройство состоит из стержня, вставленного в сквозное отверстие, выполненное параллельно оси шпильки или болта, либо в паз, прорезанный вдоль шпильки снаружи на глубину, обеспечивающую заглубление стержня в тело шпильки (болта) дальше внутреннего диаметра резьбы, причем один конец стержня закреплен относительно одного края отверстия или паза (возможен резьбовой конец, закрепленный законтренными гайками), а второй выступающий конец стержня изогнут под углом 90° и в исходном состоянии прилегает к торцу шпильки (болта). Оценка прочности шпильки (болта) выполняется по величине смещения незакрепленного конца стержня, являющегося индикатором растяжения, относительно торца шпильки (болта) на угол α, предельное значение которого устанавливают на основе растяжения шпильки (болта) до разрушения на разрывной машине, прикладывая через гайки шпильки (или головку болта и гайку) нагрузку при расстоянии между гайками на шпильке или расстоянии между головкой болта и гайкой, равном суммарной толщине соединяемых фланцев и величине зазора между ними в изделии. Технический результат: оперативный контроль остаточной прочности шпилек (болтов) во фланцевых соединениях трубопроводов и задвижек, позволяющий уменьшить вероятность возникновения техногенных катастроф и снизить расходы на их предотвращение и ликвидацию. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости. Сущность: поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую αy части полного сближения в контакте, по их сумме определяют величину полного сближения α в контакте, с последующим определением коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны. Предварительно измеряют пластическую твердость НД1 и НД2 каждой детали в зоне контакта, по которым определяют приведенную пластическую твердость НДпр контактирующих деталей, затем определяют суммарную остаточную часть сближения hΣ в центре контакта деталей, с учетом которой определяют суммарное упругое сближение αy,Σ в центре контакта деталей, с последующим определением суммарного полного сближения αΣ и коэффициента j нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны. Технический результат: создание нового универсального способа определения коэффициента нормальной жесткости первоначально точечного упругопластического контакта деталей, который справедлив при произвольном сочетании твердостей материалов контактирующих деталей. 3 табл.

Изобретение относится к области неразрушающих измерений давления на заданном горизонтальном уровне бетонных и кирпичных стен и фундаментов зданий и сооружений на стадии их эксплуатации. Сущность: на поверхность стены или фундамента наклеивают тензорезистор на уровне измеряемого давления вдоль направления главных сжимающих напряжений и измеряют начальное омическое сопротивление тензорезистора. В стене или фундаменте выше и ниже тензорезистора высверливают два отверстия диаметром в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, на расстоянии в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, глубиной 40…60 мм и измеряют ответное омическое сопротивление тензорезистора. Определяют относительную деформацию стены или фундамента и давление на заданном уровне стены или фундамента по формулам. Для мониторинга давления на стену или фундамент в каждое отверстие закладывают по два стальных полуцилиндра длиной, равной глубине отверстий, диаметром меньше диаметра отверстий на 2…3 мм. Между стальными полуцилиндрами забивают по стальному клину длиной, равной глубине отверстий, и толщиной 1…3 мм с одной стороны и 4…5 мм с другой стороны. Забиванием стальных клиньев доводят омическое сопротивление тензорезистора до величины, равной начальному омическому сопротивлению, затем фиксируют величину текущего омического сопротивления тензорезистора в любой момент времени и вычисляют изменение омического сопротивления тензорезистора, приращение деформации стены или фундамента и давление на стену или фундамент в любой момент времени. Технический результат: сохранение несущей способности стен и фундаментов; уменьшение концентрации напряжений в стенах и фундаментах; отсутствие необходимости нарушения электрической цепи тензорезисторов; возможность непрерывного мониторинга давления на стены и фундаменты; дистанционное управление измерениями. 4 ил.

Изобретение относится к методам испытаний металлов на трещиностойкость, в частности к способу изготовления сварного составного образца типа СТ для испытаний на трещиностойкость облученного металла по стандартным методикам. Обойму изготавливают из необлученного металла и вставку из облученного металла обломка ранее испытанного образца-свидетеля для корпусов реакторов типа ВВЭР. На первом этапе изготавливают вставку. На втором этапе выбирают металл для изготовления обоймы, для этого определяют предел текучести облученного металла вставки и по диаграмме «предел текучести металла вставки - предел текучести металла обоймы» определяют предел текучести металла обоймы и из выбранного металла изготавливают элементы обоймы. С помощью электронно-лучевой или лазерной сварки выполняют приварку в определенной последовательности отдельных элементов обоймы к вставке. Вначале приваривают передний элемент обоймы, затем поочередно приваривают боковые элементы обоймы и после этого последним сварным швом приваривают задний элемент обоймы. При этом создают условия, чтобы температура в центре вставки облученного металла в процессе сварки не превышала температуру облучения. Затем прорезают задний элемент обоймы до вставки и потом после циклического нагружения и выращивания усталостной трещины до середины вставки. Последующее испытание сварного составного образца на трещиностойкость проводят по стандартной методике. Обеспечивается повышение достоверности результатов испытаний на трещиностойкость облученного металла путем испытания предлагаемого сварного составного образца типа СТ за счет снижения остаточных сварочных напряжений при сохранении свойств облученного металла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может быть использовано для определения вязкости разрушения металлов. Сущность: осуществляют статическое нагружение плоского образца с выращенной трещиной усталости и регистрацию длины трещины в момент перехода от стабильного медленного ее развития в нестабильное быстрое. Плоский образец последовательно по оси нагружения соединяют в одну силовую цепочку с идентичным ему плоским образцом и осуществляют регистрацию длины подросшей трещины в неразрушенном образце после разрушения одного из образцов. Технический результат: обеспечение возможности более точно оценить безопасную повреждаемость конструкций. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области механических испытаний материалов на прочность и устойчивость, в частности к испытаниям образцов из органического стекла в условиях чистого сдвига. Изготавливают круглый образец диаметром D с концентричным сквозным отверстием, диаметр d которого выбирают в соответствии с выражением d≤10D. В качестве держателя образца используют стальной элемент цилиндрической формы, диаметр которого равен диаметру сквозного отверстия, а высота элемента - больше толщины листа испытуемого материала. Стальной элемент вводят в сквозное отверстие образца. К выступающим торцевым поверхностям элемента прикладывают осевые сжимающие усилия и при визуальной регистрации момента потери устойчивости образца или момента разрушения образца производят замер диаметра С деформированного элемента. Результаты измерений используют для расчета максимальных касательных напряжений. Технический результат: возможность создать условия чистого сдвига на плоских образцах из органического стекла. 3 ил.
Наверх