Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки



Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки
Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки

 


Владельцы патента RU 2626811:

Лодус Евгений Васильевич (RU)

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 испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на прочность.

Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1610382, кл. G01N 3/32, 1990), содержащая основание, установленные на нем захваты для образца, нагружатель, связанный с захватами, и термический нагружатель.

Недостаток установки состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом.

Известна установка для испытания материалов на прочность (патент РФ №1525543, кл. G01N 3/32, 1989). Установка содержит основание, установленные на нем захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, приспособление для нагрева, и термический нагружатель.

Недостаток установки также состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом.

Известна установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки (решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2012134400/28, кл. G01N 3/32, от 01.10.2013 г), принимаемая за прототип. 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 позволяет проводить испытания образцов при нагружении участков образца при осевом и термическом нагружении.

Недостаток установки также состоит в том, что на ней неосуществимы испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом. Это ограничивает объем информации при исследованиях свойств материалов.

Техническим результатом изобретения является повышение объема информации путем испытаний образцов как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом.

Технический результат достигается тем, что установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки, содержащая 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, согласно изобретению, она 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, при этом дополнительный бесконечный элемент установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом.

На рис. 1 представлена схема установки: вид сверху (а) и сбоку (б).

Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки содержит основание 1, установленные на нем захваты 2, 3 для образца 4, механический нагружатель 5, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал 6, установленный параллельно захватам, привод 7 вращения вала, шкив 8, установленный на валу, бесконечный элемент 9, охватывающий шкив 8 без возможности скольжения, теплопроводное кольцо 10 для закрепления на поверхности образца 4, охватываемое бесконечным элементом 9 с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление 11 для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента.

Установка снабжена дополнительным валом 12, установленным параллельно первому валу 6 с противоположной стороны от оси 0-0 захватов 2,3, приводом 13 вращения дополнительного вала 12, дополнительным шкивом 14, установленным на дополнительном валу оппозитно первому шкиву 8, дополнительным бесконечным элементом 15, охватывающим дополнительный шкив 14 без возможности скольжения, и дополнительным приспособлением 16 для регулируемого усилия натяжения дополнительного бесконечного элемента 14. Дополнительный бесконечный элемент 15 установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом 10.

Приспособления для регулируемого усилия натяжения выполнены, например, в виде винтовых тяг 11, 16 с пружинами 17 и роликами 18. При необходимости в соответствии с задачами исследований применяют дополнительные теплопроводные кольца 19 с соответствующими дополнительными шкивами, бесконечными элементами и приспособлениями для регулируемого усилия их натяжения. Механический нагружатель 5 может быть выполнен в виде гидропресса, винтового пресса и т.п.

Установка работает следующим образом.

Механическим нагружателем 5 через захваты 2, 3 создают на образце 4 заданную сжимающую или растягивающую осевую нагрузку. Включают приводы 7,13 и через валы 6, 12 вращают шкивы 8, 14. Шкивы приводят во вращение соответствующие гибкие элементы, которые за счет фрикционного взаимодействия с кольцом 14 повышают его температуру. Это создает термическую нагрузку на заданном участке образца 4. Величина термической нагрузки регулируется скоростью вращения валов приводами 7, 13 и усилиями натяжения бесконечных элементов 9, 15 приспособлениями 11, 16. При этом, если усилия натяжения одинаковые и валы вращаются в разных направлениях с одинаковыми скоростями, то образец нагружается осевой механической и термической нагрузками. Если усилия натяжения одинаковые, но валы вращаются в одном направлении, то образец испытывает дополнительно крутящую нагрузку за счет сложения фрикционных сил кручения от обоих валов. Если усилия натяжения бесконечных элементов разные, то образец нагружается дополнительно изгибающим усилием, направленным в сторону большей силы натяжения. При использовании дополнительных колец 19 с соответствующей оснасткой осуществляют независимое нагружение участков образца. Действуя таким образом, проводят испытания при регулируемом нагружении участков образца как механической и термической нагрузками, так и дополнительно крутящими и изгибающими усилиями.

Предлагаемая установка позволяет 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.

Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки, содержащая 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, отличающаяся тем, что она 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, при этом дополнительный бесконечный элемент установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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 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.
Наверх