Способ контроля узла соединения керамического обтекателя

Авторы патента:

Тесленко Елена Анатольевна (RU)

Забежайлов Максим Олегович (RU)

Фокин Василий Иванович (RU)

Русин Михаил Юрьевич (RU)

Райлян Василий Семенович (RU)

G01N3/24 - путем приложения постоянных сдвигающих усилий (G01N 3/26,G01N 3/28 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2584439:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (RU)

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения. Силовое нагружение прилагают вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность которого эквидистантна внутренней поверхности керамической оболочки, а высота взаимодействия пуансона с оболочкой относительно носка меньше половины расстояния между верхним срезом шпангоута и носком обтекателя. Сдвиг оболочки измеряют относительно верхнего среза шпангоута минимум в трех точках окружности, находящихся между собой на одинаковом расстоянии, а модуль сдвига клея в узле соединения обтекателя рассчитывают по формуле. Технический результат: возможность определения модуля сдвига клея непосредственно на натурном обтекателе. 1 ил.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА).

В настоящее время для контроля клеевых соединений широко используются ультразвуковые, радиационные, тепловые и прочие методы [Мурашов В.В. Контроль клееных конструкций // Клеи. Герметики. Технологии, 2005. №1. С. 21-27]. Недостатком этих методов является то, что они направлены в основном на контроль качества склейки и не дают информации о механических свойствах соединения. В тех случаях, когда клеевое соединение несет на себе значительные силовые нагрузки, что характерно для узла соединения керамического обтекателя, контроль механических свойств представляет большую важность.

Известны способы определения механических свойств клеевых соединений, например способ определения деформационных свойств клеевого соединения, включающий силовое нагружение на сдвиг и измерение сдвиговых деформаций [Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений. - М.: Химия, 1981. - С. 110]. Однако данные способы определяют механические свойства клеевого соединения на отдельных образцах, не позволяя в полной мере оценить свойства узла соединения натурного обтекателя.

Наиболее близким техническим решением является способ контроля узла соединения керамического обтекателя (патент РФ №2466371, G01M 5/00, G01N 3/12, 2012), включающий силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения, при этом силовое нагружение осуществляют за счет создания избыточного давления во внутренней полости обтекателя, а деформации соединения определяют путем измерения распределения по окружности осевых перемещений сдвига керамической оболочки относительно шпангоута на обоих краях соединения, причем оценку годности соединения осуществляем по результатам сравнения измеренных значений распределений деформаций с их базовыми значениями.

Недостатком прототипа является то, что для силового нагружения клеевого соединения обтекателя создается избыточное давление во внутренней полости. Это приводит к радиальному деформированию оболочки, увеличению толщины клеевого соединения и, как следствие, большой погрешности определения модуля сдвига клея.

Технический результат изобретения заключается в возможности определения модуля сдвига клея непосредственно на натурном обтекателе.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе контроля узла соединения керамического обтекателя, включающем силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения, силовое нагружение прилагается вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность которого эквидистантна внутренней поверхности керамической оболочки, а высота взаимодействия пуансона с оболочкой относительно носка меньше половины расстояния между верхним срезом шпангоута и носком обтекателя, причем сдвиг оболочки измеряется относительно верхнего среза шпангоута минимум в трех точках окружности, находящихся между собой на одинаковом расстоянии, а модуль сдвига клея в узле соединения обтекателя рассчитывается по формуле

где F - продольная сила, приложенная к пуансону; h - толщина клеевого слоя; Δ_i - сдвиг керамической оболочки при нагружении обтекателя относительно шпангоута в i-й точке измерения; S - площадь склейки шпангоута с оболочкой; n - количество точек измерения сдвига оболочки.

Модуль сдвига клея при растяжении соединения внахлестку может быть определен по формуле [Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений. - М.: Химия, 1981. - С. 114]:

где F - приложенное усилие (нагрузка); S - площадь склейки; h - толщина клеевого слоя, Δ - смещение (сдвиг) склеенных деталей.

Формула (2) может быть использована и для определения модуля сдвига клея цилиндрических клеевых соединений, которым является соединение оболочки со шпангоутом керамического обтекателя. В этом случае сдвиг клея контролируется путем измерения перемещения оболочки относительно верхнего среза шпангоута. При этом в силу неравномерности распределения свойств клеевого соединения по окружности контроль сдвига необходимо производить не менее чем в трех точках окружности, однозначно определяющих положение плоскости верхнего среза шпангоута. В этом случае в формулу (2) подставляется среднее значение сдвига, и она преобразуется к виду (1).

Приложение сосредоточенной осевой нагрузки через пуансон к оболочке обеспечивает чистое сдвиговое нагружение клеевого соединения. При этом для исключения радиального нагружения оболочки в зоне склейки необходимо поднять зону взаимодействия оболочки с нагружающим элементом (пуансоном) от области клеевого соединения. Экспериментально найдено, что, если зону взаимодействия поднять выше половины расстояния между верхним срезом шпангоута и носком обтекателя, то радиальным деформированием клеевого соединения можно пренебречь.

Способ иллюстрирует схема, показанная на чертеже. Обтекатель, состоящий из керамической оболочки 1, соединенной с металлическим шпангоутом 2 клеевым слоем 3, смонтированный на монтажном приспособлении 4, нагружается продольной силой F через осесимметричный пуансон 5 и упругую прокладку 6. Сдвиг оболочки относительно шпангоута измеряется датчиками перемещений 7. Высота зоны взаимодействия пуансона с оболочкой l меньше расстояния между верхним срезом шпангоута и носком L более чем в два раза.

Для измерения осевого перемещения в процессе контроля могут быть использованы практически любые датчики перемещения: индуктивные, емкостные, лазерные и пр.

Предлагаемый способ может найти широкое применение для контроля клеевых соединений керамических обтекателей различных конструкций.

Способ контроля узла соединения керамического обтекателя, включающий силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения, отличающийся тем, что силовое нагружение прилагают вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность которого эквидистантна внутренней поверхности керамической оболочки, а высота взаимодействия пуансона с оболочкой относительно носка меньше половины расстояния между верхним срезом шпангоута и носком обтекателя, причем сдвиг оболочки измеряют относительно верхнего среза шпангоута минимум в трех точках окружности, находящихся между собой на одинаковом расстоянии, а модуль сдвига клея в узле соединения обтекателя рассчитывают по формуле

где F - продольная сила, приложенная к пуансону; h - толщина клеевого слоя в исходном состоянии; Δ_i - сдвиг керамической оболочки при нагружении обтекателя относительно шпангоута в i-й точке измерения; S - площадь склейки шпангоута с оболочкой; n - количество точек измерения сдвига.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытаний материалов на сдвиг и кручение и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит нагружающий и опорный стержни, снабженные тензодатчиками, между которыми размещен образец.

Способ установления предельного состояния деформируемой материальной среды // 2555504

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды.

Способ определения предела прочности и модуля упругости при сдвиге клеевых соединений металлических образцов при индукционном нагреве // 2548607

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях. Сущность: осуществляют индукционный нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры со скоростью 5-50°C/с и определяют искомые характеристики.

Устройство для испытания образцов материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба // 2548391

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.

Стенд для исследования процесса энергообмена в образцах горных пород // 2544871

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды // 2537725

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Устройство для определения сдвиговой прочности растительных материалов // 2534727

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования.

Установка для испытания стержневых образцов материалов на послойный срез при действии осевой нагрузки // 2518849

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленный на нем барабан, резец для взаимодействия с образцом, закрепленный на барабане коаксиально последнему, держатель образца в виде обоймы, толкатель для взаимодействия с одним из торцов образца, упор для взаимодействия со вторым торцом образца и механизм перемещения толкателя, выполненный в виде пресса.

Способ проведения испытаний на сдвиг и устройство для его реализации // 2511624

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для испытания на сдвиг, и может быть использовано при изготовлении многослойных панелей в самолетостроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания // 2490613

Изобретение относится к испытательной технике. .

Стенд для исследования энергообмена при сдвиге // 2608695

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Стенд дополнительно снабжен дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, дополнительными механизмами взаимного перемещения контробразцов, соединенными с соответствующими дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, фиксаторами для последовательного соединения дополнительных захватов дополнительных контробразцов друг с другом и с захватом для образца, и фиксатором для соединения захвата для контробразца с основанием. Технический результат: повышение объема информации путем обеспечения исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения коэффициента надреза // 2610576

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Способ включает шаговую резку наклонными ножами клиновых листовых образцов в направлении увеличения их ширины, регистрацию усилия резания и определение ширины образца при каждом резе, на основании которых строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания, по которому устанавливают минимальное значение ширины образца в зоне резания, где усилие резания достигает максимального значения. Используя упомянутую ширину, толщину образца и угол наклона ножей, вычисляют коэффициент надреза. Использование изобретения позволяет повысить достоверность определения коэффициента надреза, что обеспечивает повышение точности расчета усилия резания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Образец для определения модуля упругости и предела прочности высокомодульных углепластиков при сдвиге в плоскости листа // 2617776

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам, и позволяет испытывать полимерные композиционные материалы (ПКМ) на сдвиг в плоскости листа, а точнее высокомодульные углепластики, с укладкой слоев под углом ±45°. Испытательный образец для определения модуля упругости и предела прочности высокомодульных углепластиков при сдвиге в плоскости листа, выполнен в форме прямоугольной пластины с защитными накладками, имеющей рабочую часть, состоящую из двух рабочих зон между симметрично расположенными на противоположных сторонах пластины двумя парами вырезов U-образной формы вдоль линии приложения нагрузки. Радиус скругления R каждого выреза составляет диапазон величин от 5 до 10 мм, при этом размеры рабочей зоны выбираются из соотношения: l/b=5÷10, где l - длина рабочей зоны, b - ширина рабочей зоны. В центральной части образца перпендикулярно линии приложения нагрузки выполнены сквозные отверстия. Предлагаемый образец позволяет достичь при испытаниях равномерного напряженно-деформированного состояния в рабочей части образца, обеспечить максимальное снижение уровня концентраторов напряжений, что дает возможность повысить точность и достоверность определения прочностных характеристик высокомодульных углепластиков. 4 ил., 1 табл.

Способ оценки прочности при сдвиге клеевого соединения керамического обтекателя // 2620775

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности при сдвиге клеевых соединений оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют определение величины разрушающей силы при статическом нагружении клеевого соединения образца типа «труба в трубе» сжимающими усилиями, вызывающими сдвиг внутренней трубы относительно внешней трубы в направлении оси образца. Размеры клеевого соединения модельного образца и сжимающее усилие, в результате которого в клеевом слое возникают деформации сдвига, подбираются с учетом соответствия напряженного состояния клеевого слоя в клеевом соединении керамического обтекателя и напряженного состояния клеевого соединения модельного образца с использованием конечно-элементных моделей. Соотношение между эквивалентными напряжениями в клеевом слое клеевого соединения керамического обтекателя, геометрическими параметрами клеевого слоя модельного образца и усилием, сдвигающим внутреннюю трубу модельного образца, определяется по формуле. Технический результат: повышение эффективности контроля прочности клеевого соединения керамических обтекателей в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет замены испытаний натурных изделий их моделями, воспроизводящими условия работы клеевого соединения. 2 ил.

Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона // 2621618

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в научных и производственных лабораториях для определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образцах бетона, используемого, например, в железобетонных элементах зданий и сооружений. Сущность: в образце-призме бетона создают зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку и определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y – поправочный коэффициент; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l – глубина надреза l=b/4, здесь b – высота образца, м. Технический результат: повышение точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем образования зон концентраций напряжения в виде надрезов. 1 ил., 2 табл.

Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур // 2621623

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в научных и производственных лабораториях для определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образцах бетона, используемого, например, в железобетонных элементах зданий и сооружений. Сущность: образец-призму бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях, подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС, после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре, затем после естественного остывания в печи в образце образуют зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку. Определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y(l, b) – поправочный коэффициент; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l - глубина надреза, l=b/4, здесь b - высота образца, м. Технический результат: повышение точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем образования зон концентраций напряжения в виде надрезов. 2 табл., 1 ил.

Образец для испытаний сотового заполнителя // 2634020

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и может применяться при аттестации сотовых структур при изготовлении трехслойных конструкций кораблестроения, авиастроения и космической техники. Образец включает два одинаковых блока сотового заполнителя с приклеенными к их торцевым поверхностям обшивочными элементами, установленными между боковыми и центральной металлическими пластинами. Через пластины передается нагружение при испытаниях. Центральная и боковые пластины со стороны, противоположной приложению нагрузки при испытаниях, содержат выступы за пределы блока сотового заполнителя с образованием ступеньки. Высота ступеньки превышает толщину обшивочного элемента и выполнена с плотным прилеганием к торцу обшивочного элемента. Обеспечивается увеличение надежности испытания и снижение расходов материала при аттестации сотового заполнителя. 2 ил.

Устройство для определения предела прочности снежного покрова на лавиноопасных склонах // 2644445

Изобретение относится к устройствам для оценки механических и прочностных характеристик снежного покрова непосредственно в месте непосредственного залегания на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов. Устройство содержит цилиндр, внутри которого размещен шток, с наконечником, выполненным в виде нагрузочного диска, метательное устройство пружинного типа, оснащенное фиксатором поджатия пружины и спусковым устройством, а также тензометрическими датчиками, подключенными к измерителю. К основанию цилиндра жестко прикреплена металлическая тонкостенная обойма, у которой внутренний диаметр равен внутреннему диаметру цилиндрического корпуса. При этом устройство содержит дополнительно демпфер, выполненный в виде упругого кольца, который размещен в полости цилиндра между штоком и нагрузочным диском. Упругое кольцо жестко прикреплено к центру диска, а верхней частью - к штоку, при этом тензометрический датчик размещен на боковой поверхности упругого кольца в месте наибольшего его изгиба при воздействии силовой нагрузки. Упругое кольцо изготовлено из ленточной пружинной стали, а нагрузочный диск выполнен из пластика или дерева. Устройство позволяет в полевых условиях с высокой точностью получать репрезентативные значения мгновенной прочности снега на одноосное сжатие без возможности бокового расширения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.