Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, обладающих эффектом памяти формы, и может быть использовано для контроля термомеханических характеристик в условиях пассивного деформирования материалов с эффектом памяти формы для определения и контроля температурных точек фазовых превращений, коэффициента термического и упругого восстановления, а также для контроля получаемых сплавов с памятью формы на соответствие заданным термомеханическим характеристикам, необходимым для обеспечения работоспособности термомеханических соединений при сборке с помощью термомеханических муфт из сплава с эффектом памяти формы. Сущность: осуществляют установку в приспособление для деформации кольцевого образца из материала с памятью формы в аустенитном состоянии с подведенными к нему термопарой и датчиком перемещений, определение наружного диаметра кольца образца, вертикальное нагружение кольцевого образца в аустенитном состоянии вдоль его диаметра, измерение упругой аустенитной деформации, охлаждение кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением накопленной мартенситной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации, определение полной деформации путем суммирования упругой аустенитной деформации и накопленной мартенситной деформации, нагрев кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением термомеханической восстановленной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации, снятие приложенной вертикальной нагрузки с последующим измерением упругой восстановленной деформации и остаточной деформации, построение графика зависимости деформации от температуры, определение температур начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений с последующим определением среднеарифметических значений температур прямого и обратного мартенситных превращений, величины гистерезиса, относительных значений упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций и термомеханических коэффициентов. Технический результат: повышение точности определения термомеханических характеристик за счет осуществления мартенситного сдвига в направлении вектора действующего напряжения в условиях пассивного деформирования с получением больших значений абсолютной деформации, реализации обратимости процесса формовосстановления, получения кривой (или диаграммы) полного цикла переходных процессов в виде гистерезисной петли, получения всех температурных точек фазовых превращений. 3 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, обладающих эффектом памяти формы, и может быть использовано для контроля термомеханических характеристик в условиях пассивного деформирования материалов с эффектом памяти формы, для определения и контроля температурных точек фазовых превращений, коэффициента термического и упругого восстановления, а также для контроля получаемых сплавов с памятью формы на соответствие заданным термомеханическим характеристикам, необходимым для обеспечения работоспособности термомеханических соединений при сборке с помощью термомеханических муфт из сплава с эффектом памяти формы.

Известен способ определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов, включающий продольный изгиб образца в виде стержня постоянного сечения с шарнирно закрепленными концами до заданной величины прогиба/напряжения, нагрев образца при постоянном прогибе с регистрацией изменения осевой силы и температуры нагрева. Для построения термомеханической кривой и определения температуры начала перехода ТНП, температуры стеклования ТС и температуры α-перехода Тα продольное нагружение образца осуществляют до величины прогиба/напряжения, исключающих его разрушение в исследуемом диапазоне температур, соответствующих 0,05-0,1 от разрушающего прогиба/напряжения образца, а для определения теплостойкости продольное нагружение осуществляют до величины прогиба/напряжения, обеспечивающих гарантированное разрушение образца в исследуемом интервале температур, преимущественно 0,1-0,5 от разрушающего прогиба/напряжения, при этом теплостойкость образца определяют как температуру, при которой происходит его разрушение (патент РФ №2564520, G01N 3/18, 2014).

Недостатком данного способа является низкая точность определения термомеханических характеристик.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, включающий установку образца с подведенной к нему термопарой на опоры стола, подведение к нему датчика линейных перемещений, растягивание образца при температуре существования мартенситной фазы до заданной деформации, нагрев до температуры существования аустенитной фазы, регистрацию изменения длины образца и температуры образца с получением зависимости деформации образца от температуры, определение с помощью метода касательных температуры фазовых превращений и величины восстанавливаемой деформации (RU №2478928, G01N 3/18, 2011).

Недостатком данного способа является низкая точность определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, так как данный способ определяет только характеристики обратного мартенситного превращения без получения мартенситного гистерезиса и не дает полную информацию о свойствах материала с памятью формы, а растяжение образца происходит при высоких скоростях деформации, что затрудняет проведение испытания и требует уникального оборудования. При этом абсолютные деформации имеют малые значения, что затрудняет расшифровку графика зависимости деформации от температуры при определении температурных точек фазовых превращений.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы в условиях пассивного деформирования с получением полного цикла фазовых превращений и полного спектра термомеханических характеристик при переходных процессах, таких как температуры начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений, среднеарифметические значения температур прямого и обратного мартенситных превращений, величина гистерезиса, упругая аустенитная деформация, накопленная мартенситная деформация, полная деформация, термомеханическая восстановленная деформация, упругая восстановленная деформация, остаточная деформация, коэффициент памяти формы и коэффициент упругого восстановления.

Техническим результатом является повышение точности определения термомеханических характеристик за счет осуществления мартенситного сдвига в направлении вектора действующего напряжения в условиях пассивного деформирования с получением больших значений абсолютной деформации, реализации обратимости процесса формовосстановления, получения кривой (или диаграммы) полного цикла переходных процессов в виде гистерезисной петли, получения всех температурных точек фазовых превращений

Технический результат достигается в способе определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, включающем установку в приспособление для деформации кольцевого образца из материала с памятью формы в аустенитном состоянии с подведенными к нему термопарой и датчиком перемещений, определение наружного диаметра кольца образца, вертикальное нагружение кольцевого образца в аустенитном состоянии вдоль его диаметра, измерение упругой аустенитной деформации, охлаждение кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением накопленной мартенситной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации, определение полной деформации путем суммирования упругой аустенитной деформации и накопленной мартенситной деформации, нагрев кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением термомеханической восстановленной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации, снятие приложенной вертикальной нагрузки с последующим измерением упругой восстановленной деформации и остаточной деформации, построение графика зависимости деформации от температуры, определение температур начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений с последующим определением среднеарифметических значений температур прямого и обратного мартенситных превращений, величины гистерезиса, относительных значений упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций и термомеханических коэффициентов.

Использование кольца позволяет получать большие абсолютные значения деформации при исследовании термомеханических характеристик.

Вертикальное нагружение при помощи груза создает пассивную деформацию, что позволяет реализовать обратимость процесса формовосстановления с получением кривой (или диаграммы) полного цикла переходных процессов в виде гистерезисной петли.

Охлаждение и нагрев кольцевого образца позволяют материалу кольца, обладающего памятью формы, перейти из аустенитного состояния в мартенситное с целью накопления мартенситной деформации и обратно из мартенситного состояния в аустенитное с целью получения термомеханической восстановленной деформации, упругой восстановленной деформации, остаточной деформации и других термомеханических характеристик.

Построение графика зависимости деформации от температуры позволяет получить полный спектр термомеханических характеристик при переходных процессах, таких как температуры начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений, среднеарифметические значения температур прямого и обратного мартенситных превращений, величина гистерезиса, упругая аустенитная деформация, накопленная мартенситная деформация, полная деформация, термомеханическая восстановленная деформация, упругая восстановленная деформация, остаточная деформация, коэффициент памяти формы и коэффициент упругого восстановления.

Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид устройства, в котором реализуется способ, на фиг. 2 - график зависимости деформации от температуры, на фиг. 3 - схема процесса деформации кольцевого образца.

Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы осуществляется следующим образом.

Устанавливают в приспособление для деформации кольцевой образец из материала с памятью формы в аустенитном состоянии с подведенными к нему термопарой и датчиком перемещений. Определяют наружный диаметр кольца образца. Вертикально нагружают кольцевой образец в аустенитном состоянии вдоль его диаметра. Измеряют упругую аустенитную деформацию. Охлаждают кольцевой образец с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением накопленной мартенситной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации. Определяют полную деформацию путем суммирования упругой аустенитной деформации и накопленной мартенситной деформации. Нагревают кольцевой образец с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением термомеханической восстановленной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации. Снимают приложенную вертикальную нагрузку. Затем измеряют упругую восстановленную деформацию и остаточную деформацию. Строят график зависимости деформации от температуры. Определяют температуры начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений, после чего определяют среднеарифметические значения температур прямого и обратного мартенситных превращений, определяют величину гистерезиса. Затем определяют относительные значения упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций и термомеханические коэффициенты.

Конкретный пример реализации способа определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы.

В приспособление 1 для деформации (фиг. 1), в качестве которого используют стенд, установили кольцевой образец 2 из материала с памятью формы в аустенитном состоянии. Определили наружный диаметр dH кольца образца - 20,2 мм. К образцу подвели термопару 3 и датчик перемещения 4, подключенные к системе обработки и записи сигнала (двухкоординатной системе отображения результатов измерений). Включили запись параметров диаграммы температура-деформация. На нагружающий шток стенда установили груз 5 массой 15 кг, т.е. провели вертикальное нагружение силой F кольцевого образца в аустенитном состоянии вдоль его диаметра. По координатам yF0 и yF1 измеряли упругую аустенитную деформацию δУА (упругую деформацию в аустенитном состоянии материала), ее абсолютное значение, которое составило 0,1 мм. Кольцевой образец с приложенной к нему вертикальной нагрузкой F охладили до 0°С и в течение всего времени охлаждения кольцевого образца измеряли накопленную мартенситную деформацию δНМ (деформацию, которая накапливается под нагрузкой F в мартенситном состоянии материала) до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации, абсолютное значение которой составило 5,7 мм по координатам yF1 и yF2. Затем по координатам yF0 и yF2 определили полную деформацию δП путем суммирования абсолютных значений упругой аустенитной деформации δУА и накопленной мартенситной деформации δНМ, абсолютное значение которой составило 5,8 мм. Кольцевой образец с приложенной к нему вертикальной нагрузкой F нагревали и в течение всего времени нагрева кольцевого образца измеряли термомеханическую восстановленную деформацию δТМВ до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации, абсолютное значение которой составило 3,5 мм по координатам yF2 и yF3. Установившееся значение термомеханической восстановленной деформации наблюдается при температуре 95°С, при 110°С нагрев прекращается, после чего провели снятие приложенной вертикальной нагрузки F с последующим измерением упругой восстановленной деформации δУВ, абсолютное значение которой составило 0,1 мм по координатам yF3 и yF4, и остаточной деформации δОСТ, абсолютное значение которой составило 2,2 мм по координатам yF4 и yF0. Построили график зависимости деформации от температуры при помощи двухкоординатной системы отображения результатов измерений (фиг. 2). Из графика определили температуры начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений, например методом касательных: Мк=30°С; Мн=44°С; Ан=73°С; Ак=95°С, где Мк - температурная точка окончания прямого (при охлаждении) мартенситного превращения, Мн - температурная точка начала прямого (при охлаждении) мартенситного превращения, Ан - температурная точка начала обратного (при нагреве) мартенситного превращения, Ак - температурная точка окончания обратного (при нагреве) мартенситного превращения, определили среднеарифметические значения температур прямого и обратного мартенситных превращений: АСР=84°С, МСР=37°С, где АСР - среднеарифметическое значение температуры обратного (при нагреве) мартенситного превращения, МСР - среднеарифметическое значение температуры прямого (при охлаждении) мартенситного превращения. После этого определили величину гистерезиса из соотношения .

Затем определили относительные значения упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций. Эти деформации определяли путем отношения их абсолютных значений к диаметру кольцевого образца, умноженного на 100%, после чего определили термомеханические коэффициенты как отношение относительных деформаций.

Упругую аустенитную деформацию определяли из соотношения

Накопленную мартенситную деформацию определяли из соотношения

Полную деформацию определяли из соотношения

Термомеханическую восстановленную деформацию определяли из соотношения

Упругую восстановленную деформацию определяли из соотношения

Остаточную деформацию определяли из соотношения

После чего определяли термомеханические коэффициенты как отношение относительных деформаций

коэффициент термического восстановления определяли из соотношения

коэффициент упругого восстановления определяли из соотношения

Величина гистерезиса составила

Термомеханическая восстановленная деформация составила

Накопленная мартенситная деформация составила

Коэффициент термического восстановления составил

Упругая восстановленная деформация составила

Упругая аустенитная деформация составила

Полная деформация составила

Коэффициент упругого восстановления составил

На фиг. 3 поэтапно и в системе координат (х; у) представлена схема процесса деформации кольцевого образца с изменением формы с характерными положениями точки, к которой прикладывается нагрузка. Процесс состоит из пяти этапов: этап 1 (фиг. 3,а) - измерение диаметра, установка кольцевого образца на площадку стенда и установка нуля датчика перемещения; этап 2 (фиг. 3,б) - приложение вертикальной нагрузки F на кольцевой образец с измерением абсолютного значения упругой аустенитной деформации δУА по координатам yF0 и yF1; этап 3 (фиг. 3,в) - непрерывное охлаждение и измерение абсолютного значения накопленной мартенситной деформации δНМ по координатам yF1 и yF2, определение абсолютного значения полной деформации δП, этап 4 (фиг. 3,г) - непрерывный нагрев и измерение абсолютного значения термомеханической восстановленной деформации δТМВ по координатам yF2 и yF3, этап 5 (фиг. 3,д) - снятие вертикальной нагрузки F и измерение абсолютного значения упругой восстановленной деформации δУВ по координатам yF3 и yF4 и остаточной деформации δОСТ по координатам yF4 и yF0.

Предлагаемый способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы повышает точность определения термомеханических характеристик за счет осуществления мартенситного сдвига в направлении вектора действующего напряжения в условиях пассивного деформирования с получением больших значений абсолютной деформации за счет реализации обратимости процесса формовосстановления, за счет получения кривой (или диаграммы) полного цикла переходных процессов в виде гистерезисной петли с получением полного спектра термомеханических характеристик при переходных процессах, таких как температуры начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений, среднеарифметические значения температур прямого и обратного мартенситных превращений, величина гистерезиса, упругая аустенитная деформация, накопленная мартенситная деформация, полная деформация, термомеханическая восстановленная деформация, упругая восстановленная деформация, остаточная деформация, коэффициент памяти формы и коэффициент упругого восстановления.

Предлагаемый способ прост в исполнении, т.е. не требует применения сложных механизированных электрических установок со следящей системой датчиков нагружения, используется образец простой формы, экологичен, т.к. в процессе его реализации не применяются опасные вещества и жидкости, экономичен, т.к. затрачивает меньше материала для кольцевого образца по сравнению с образцом на растяжение и минимум энергии при получении результатов

Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, включающий установку в приспособление для деформации кольцевого образца из материала с памятью формы в аустенитном состоянии с подведенными к нему термопарой и датчиком перемещений, определение наружного диаметра кольца образца, вертикальное нагружение кольцевого образца в аустенитном состоянии вдоль его диаметра, измерение упругой аустенитной деформации, охлаждение кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением накопленной мартенситной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации, определение полной деформации путем суммирования упругой аустенитной деформации и накопленной мартенситной деформации, нагрев кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением термомеханической восстановленной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации, снятие приложенной вертикальной нагрузки с последующим измерением упругой восстановленной деформации и остаточной деформации, построение графика зависимости деформации от температуры, определение температур начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений с последующим определением среднеарифметических значений температур прямого и обратного мартенситных превращений, величины гистерезиса, относительных значений упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций и термомеханических коэффициентов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях для мониторинга прочности ответственного оборудования в процессе его эксплуатации, например паропроводов и корпусных элементов оборудования высокого давления.

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к испытаниям полимерных материалов на растяжение-сжатие. Устройство содержит термокриокамеру, размещенные в ней подвижный и неподвижный захваты для образца, механизм деформации образца, выполненный в виде магнитогидродинамического насоса и сообщенных с ним двух гидродвигателей в виде сильфонов, один из которых сообщен с узлом крепления подвижного захвата, измерительное средство для замера усилий и деформаций.

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел.

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для физического моделирования геомеханических процессов на образцах горных пород и эквивалентных материалах.

Изобретение относится к механическим испытаниям объектов, а именно к устройствам для испытаний объектов на вибронагружение в различных средах при высоких температурах и давлениях.

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токсичных материалов на растяжение в условиях малоциклового нагружения в вакууме при повышенных температурах.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с памятью формы, а именно сплавов на основе никелида титана, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства для определения и контроля радиальных напряжений термомеханического возврата, необходимых для обеспечения работоспособности соединений при сборке конструкций с помощью муфт из материала с эффектом памяти формы.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к высокотемпературным испытаниям на прочность, и может быть использовано при исследовании свойств наплавленного металла, обладающего высокой твердостью, на установках тепловой микроскопии.

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а конкретно к оборудованию для испытаний на статические силовые воздействия при повышенных температурах. Установка содержит силовую раму, тепловую камеру с нагревателем и крышкой, приспособление для установки в камере объекта испытаний (ОИ), механизм растягивающего нагружения, протоки охлаждения, регистрирующую аппаратуру, связанную с ПЭВМ.

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токопроводящих материалов с целью получения диаграммы деформирования при одноосном растяжении и импульсном нагреве в вакууме или инертной среде.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов при высоких температурах в условиях индукционного нагрева в вакууме. Высокотемпературная установка содержит ВЧ индуктор, охватывающий испытуемый образец и жесткие верхний и нижний захваты, удерживающие его, а также контролирующую и регистрирующую аппаратуру. Установка снабжена вакуумной водоохлаждаемой камерой, по центру которой расположен вышеупомянутый ВЧ индуктор, окруженный разъемным тепловым экраном и здесь же, по центру, находятся два захвата, удерживающие образец, рабочая часть которого соответствует высоте ВЧ индуктора. Технический результат: повышение рабочей температуры на испытуемом образце до 4000°С в вакуумной камере. 1 ил.

Изобретение относится к области испытаний материалов, а конкретно к испытаниям металлических цилиндрических образцов методом деформирования (растяжения-сжатия или сжатия-растяжения), и может быть использовано для физического моделирования в лабораторных условиях процессов многократной пластической деформации металлов, происходящих в условиях промышленного производства и эксплуатации. Сущность: осуществляют термомеханическое циклическое нагружение цилиндрического образца, один цикл нагружения которого включает полуциклы растяжения и сжатия и промежуточный разгрузочный этап. Полуциклы растяжения и сжатия или сжатия и растяжения осуществляют с одинаковой скоростью нагружения и с получением одинаковой степени деформации образца, а промежуточный разгрузочный этап выполняют в течение времени, недостаточного для развития в металле образца процессов разупрочнения. Образец выполнен сплошным цилиндрическим с рабочей частью, имеющей понижение диаметра через переходные зоны. Соотношение длины и диаметра рабочей части образца составляет 1,0÷1,4. Технический результат: обеспечение многократного циклического воздействия растяжением-сжатием или сжатием-растяжением с сохранением исходной формы и размеров образца, исключение потери устойчивости деформации и локального разрушения образца, повышение точности контроля результатов испытаний. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосные захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал, установленный параллельно захватам, привод вращения вала, шкив, установленный на валу, бесконечный элемент, охватывающий шкив без возможности скольжения, теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, охватываемое бесконечным элементом с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента. Установка снабжена дополнительным валом, установленным параллельно первому валу с противоположной стороны от оси захватов, приводом вращения дополнительного вала, дополнительным шкивом, установленным на дополнительном валу оппозитно первому шкиву, дополнительным бесконечным элементом, охватывающим дополнительный шкив без возможности скольжения, и дополнительным приспособлением для регулируемого усилия натяжения дополнительного бесконечного элемента. Дополнительный бесконечный элемент установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом. Технический результат: возможность проводить испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом, что повышает объем информации при исследованиях свойств материалов. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и может быть использовано на тепловых электростанциях для мониторинга прочности и оценки остаточного ресурса ответственного оборудования, например паропроводов и корпусных элементов оборудования высокого давления, в процессе его эксплуатации в условиях высоких температур и агрессивной рабочей среды. Сущность изобретения: после останова оборудования фиксируют время τэ с начала эксплуатации указанной детали до указанного останова, проверяют наличие микроповрежденностей в различных зонах наружной поверхности контролируемой детали, а также максимальный уровень микроповрежденности в наиболее поврежденной зоне. Искомое значение остаточного ресурса рассчитывают по математическому соотношению τор=Кор⋅τэ, где Кор - коэффициент остаточного ресурса, определяемый исходя из его экспериментальной зависимости от уровня микроповрежденности Ωкд контролируемой детали. Вырезают часть металла из наименее нагруженного участка контролируемой детали для изготовления серии образцов круглого сечения, каждый из образцов испытывают на ползучесть до разрушения с длительной нагрузкой при температуре выше рабочего значения в процессе эксплуатации КД. По результатам испытаний указанных образцов строят для данной серии графическую зависимость уровня микроповрежденности образца Ωоб от выработанной доли долговечности τвд=τi/τк, где τi - текущее время от начала испытаний, τк - время от начала испытаний до разрушения образца. Для нескольких точек (i) указанной графической зависимости рассчитывают значения коэффициента остаточной долговечности Код образца, исходя из математического соотношения τодi=Kодi⋅τi, где τодi=τк⋅(1-τвд). Строят новую графическую зависимость Код=f(Ωоб) с исключением параметра времени. Рассчитывают остаточный ресурс контролируемой детали, используют математическое соотношение τор=Код⋅τэ, в котором Код определяют из указанной графической зависимости Код=f(Ωоб). Серию составляют из по меньшей мере двух пар образцов, причем один из образцов каждой пары оставлен сплошным, а другой - с выполненным в центральной части кольцевым клиновидным надрезом, моделирующим известным способом заданное значение поверхностной микроповрежденности контролируемой детали так, чтобы уровню микроповрежденности Ωкд соответствовал уровень ω поврежденности сечения образца указанным кольцевым надрезом. Испытания образцов ведут при удельной нагрузке в пределах 0,9-1,1 от рабочего значения и температуре для каждой последующей пары выше предыдущей на 10-50°C, причем минимальная из указанных температур выбирается из условия, чтобы время до разрушения образца не превосходило 6200 ч. Образцу с кольцевым надрезом каждой выбранной для испытания пары задают свое значение ω. При построении указанной зависимости уровня микроповрежденности Ωоб=f(τвд) относительное время нагружения сплошного образца каждой из указанных пар до его разрыва на указанной графической зависимости фиксируют в качестве τк=1, а относительное время нагружения образца с кольцевым надрезом до его разрушения - в качестве τвд. Технический результат: устранение необходимости промежуточных остановов и замеров в процессе испытания образцов. 6 ил., 3 табл.
Изобретение относится к методам испытаний конструкционных материалов, преимущественно для прогнозирования ресурсоспособности сталей, работающих в зонах нейтронного облучения объектов атомной техники. Способ определения сдвига критической температуры хрупкости сталей включает изготовление образцов, определение их твердости в исходном состоянии и после облучения быстрыми нейтронами, определение сдвига температуры хрупко-вязкого перехода, причем изготавливают образцы стали с переменной концентрацией одного из компонентов по одному из габаритов образца, их макротвердость в точках с одинаковой концентрацией изменяемого компонента определяют методом Бринелля, а сдвиг температуры хрупко-вязкого перехода ΔТк для каждой точки определяют по формуле: ΔТк=А+В(ΔНВ)2, где ΔНВ=НВОБ-НВИ, НВОБ - твердость стали после облучения, МПа, НВИ - твердость стали в исходном состоянии, МПа, А=100°C, В=0,00012°C/(МПа)2. Изобретение позволяет снизить трудоемкость и время определения сдвига критической температуры хрупкости при разработке сталей для корпусов реакторов типа ВВЭР. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового и силового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Сущность: осуществляют силовое воздействие к наружной поверхности обтекателя через многослойную структуру, состоящую из жесткой оболочки, упругой среды, гибкой и дискретной теплоизоляции и контактного нагревателя, а составляющие внешней силовой нагрузки прикладываются к наружной поверхности жесткой оболочки. Поперечная сила прикладывается в плоскости перпендикулярной плоскости приложения продольных сил, а теплоизоляция состоит из дискретных секторов эквидистантных наружной поверхности обтекателя. В плоскости приложения продольных сил на наружной поверхности обтекателя через нагреватель монтируют гибкую теплоизоляцию. Технический результат - повышение точности воспроизведения силовой нагрузки на обтекатель ракеты и увеличение технических возможностей оборудования для наземной отработки новых конструкций ракетной техники. 1 ил.

Изобретение относится к способам испытания металлов на растяжение с высокой температурой нагрева и может быть использовано при определении зависимости интенсивности напряжения от степени и скорости деформации, которые необходимо учитывать в технологических расчетах формоизменяющих операций изотермической штамповки листовых металлов. Сущность: перед испытанием производят измерение начальных размеров поперечных сечений образца, закрепление образца в захватах испытательной машины и нагревательном устройстве, установку термопар для измерения температуры на образце, нагрев образца до заданной температуры и времени выдержки. Затем испытание на растяжение осуществляют с записью диаграммы «нагрузка-перемещение». В процессе растяжения со скоростью перемещения захватного органа V1 на величину удлинения 5÷10% изменяют скорость перемещения захватного органа до скоростей перемещения V2 без остановки процесса растяжения, растягивают образец на величину удлинения 5÷10% и снова изменяют скорость перемещения захватного устройства до скорости V3 и т.д. с последующим повторением цикла переключения скоростей перемещения захватного устройства в процессе растяжения и получением пилообразной диаграммы «нагрузка-перемещение», на которой записывают не менее трех циклов переключения скоростей перемещения захватного устройства. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости испытания путем определения зависимости интенсивности напряжения от степени и скорости деформации при растяжении с повышенной температурой образца из металла. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области усталостных испытаний материалов на изгиб и предназначено для охлаждения образцов в процессе подготовки и проведения усталостных испытаний на изгиб. Предложено автоматизированное устройство для охлаждения образцов при усталостных испытаниях на изгиб при пониженных температурах, согласно которому процесс охлаждения осуществляется комбинированно, как за счет передачи холода по хладопроводу, так и за счет подачи охлажденного воздуха в криокамеру. При этом процессы, описанные выше, полностью автоматизированы за счет регулирования температуры посредством открытия/закрытия заслонки камеры и нагревания до необходимой (устойчивой) температуры зажима хладопровода. Кроме этого, дополнительно непосредственно на образце устанавливается датчик акустической эмиссии, а на приводное устройство - счетчик количества циклов с выходом на ЭВМ для оценки степени разрушения образца в ходе испытаний и выявления зависимостей количества циклов испытания от напряжения, возникающего в опасном сечении образца. Технический результат - ускорение и автоматизация процесса охлаждения образцов в процессе проведения испытаний на усталость и процесса построения диаграмм изменения параметров акустической эмиссии в зависимости от количества циклов нагружения. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, обладающих эффектом памяти формы, и может быть использовано для контроля термомеханических характеристик в условиях пассивного деформирования материалов с эффектом памяти формы для определения и контроля температурных точек фазовых превращений, коэффициента термического и упругого восстановления, а также для контроля получаемых сплавов с памятью формы на соответствие заданным термомеханическим характеристикам, необходимым для обеспечения работоспособности термомеханических соединений при сборке с помощью термомеханических муфт из сплава с эффектом памяти формы. Сущность: осуществляют установку в приспособление для деформации кольцевого образца из материала с памятью формы в аустенитном состоянии с подведенными к нему термопарой и датчиком перемещений, определение наружного диаметра кольца образца, вертикальное нагружение кольцевого образца в аустенитном состоянии вдоль его диаметра, измерение упругой аустенитной деформации, охлаждение кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением накопленной мартенситной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации, определение полной деформации путем суммирования упругой аустенитной деформации и накопленной мартенситной деформации, нагрев кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением термомеханической восстановленной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации, снятие приложенной вертикальной нагрузки с последующим измерением упругой восстановленной деформации и остаточной деформации, построение графика зависимости деформации от температуры, определение температур начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений с последующим определением среднеарифметических значений температур прямого и обратного мартенситных превращений, величины гистерезиса, относительных значений упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций и термомеханических коэффициентов. Технический результат: повышение точности определения термомеханических характеристик за счет осуществления мартенситного сдвига в направлении вектора действующего напряжения в условиях пассивного деформирования с получением больших значений абсолютной деформации, реализации обратимости процесса формовосстановления, получения кривой полного цикла переходных процессов в виде гистерезисной петли, получения всех температурных точек фазовых превращений. 3 ил.

Наверх