Устройство для испытания трубчатых образцов при двухкомпонентном нагружении Советский патент 1987 года по МПК G01N3/10 G01N3/36 

1

Изобретение относится к испытательной технике, может быть использовано для испытания трубчатых образцов конструкционных материалов в условиях плоского напряженного состояния при монотонном и циклическом нагружении и является усовершенствованием изве- стного устройства по авт. св. № 1188573.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем получения дополнительных видов пропорционально изменяемого плоского напряженного состояния.

На, фиг. 1 представлена схема устройства для испытания; на фиг. 2 - зависимости пропорционально изменяющихся напряжений, реализуемых в данном устройстве.

Устройство для испытания образцов придвухкомпонентном нагружении содержит трехкамерн 1Й гидроцилиндр 1 , шток-поршень 2, поршень которого разделяет камеры 3 и 4 гидроцилиндра 1, а конец размещен в беспоршневой камере 5, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 со сферическими шарнирами, каналами и штуцерами для передачи давления в нолость образца 8, причем диаметры штуцеров рагзны диаметру штока шток-поршня 2, выпол енного с осе- ЙЬЕМ каналом. Фазорег улятор 9 соединен с камерой 5 грехклмерного гидроцилиндра 1. Между источником поспоян- ного давления, в качестве которого используется гидравлический насос 10 и источником переменного давления, в качестве которого используется гил- ропульсатор 11, усчановлены гидро

3

пневмоаккумулятор 12 и дроссель 13. Краны-переключатели 14-18 соединяют линии постоянного (статического) давлении от гидропневмоаккуму- лятора 12 и линию подачи переменного (циклического) длвлеп 1я от гидропульсатора 11 с камерами 3,4,и 5 гидроцилиндра I. Кран 19 предназначен для отключения фазорегулятора 9 при отсутствии необходимости регулирования сдвига фаз между компонентами осевого GjCt) и кольцевого 6 д (t) нагружении образца 8. Устройство содержит коллектор 20, а также кран 21,

предназначенный для вынуска воздуха из полости образца 8 цри заполнении ее рабочей жидкостью; в выступающей из трехкамерного гидроцилиндра 1 части шток-поршня 2 установлен двухпо10

15

зб

20

487052

зиционный кран 22, перекрывающий осевой канал шток-поршня 2. Фазорегулятор 9 соединен с камерой 5 гидроцилиндра 1 посредством трубопровода 23 с установленном в нем краном- переключателем 24, имеющим также выход, соединенный с коллектором 20. Трубопровод 25 соединяет фазорегулятор 9 с полостью образца 8 через канал в неподви :ном захвате 7. Размеры трубоггроводов 23 и 25 выбра}1ы таким образом, чтобы время прохождения импульса давления в них было равным с учетом установленного в трубопроводе 23 крана-переключателя 24. Для этого необходимо, чтобы длины этих трубопроводов 23 и 25 были равны между собой в конструктивном положении. Поршень шток-поршня 2 имеет диаметр D, а шток - диаметр d.

Устройство работает следующим образом.

Насос 10 создает рабочее давление 5 (статическая составляющая), которое через гидропневмо;1ккумулятор 12, дроссель 13 и краны подается в трехкамерный гидропилиндр 1. При этом осевое усилие растяжения, создаваемое давлением в камере 3, уравновешивается осевым усилием сжатия, создаваемым давленг1ем в камере 4. Давление в камере 5 вызывает только кольцевое растяжение образца 8 ввиду того, что наружный диаметр d штока шток-поршня 2 равен внутреннему диаметру образца 8, при этом осевые усилия, создаваемые в нижней камере 5 и полости образца 8, компенсируют друг друга. Подключение гидропульсатора 11 приводит к циклическому изменению давления в верхней и нижней камерах 3 и 5, в результате чего возбуждается знакопеременная симметри- 45 ческая осевая циклическая нагрузка на образец 8 и знакопостоянное цикли ческое кольцевое растяжение образца 8. При этом выполняется условие 6(t)/Gg(t)const, т.е. реализуется 50 Двухкомнонентное непропорциональное циклическое нагружение. Переключение крана 15 на другую позицию сдвигает фазу изменения осевой нагрузки. Переключение крана 17 на коллектор 20 в совокупности с краном 15 позволяет получать пропорциональные режимы на- гружения. Соединение нижней камеры 5 с гидропневмоаккумулятором 12 путем переключепия крана 16 на другую по30

40

55

зицию позволяет получать статическое кольцевое растяжен-ие образца 8, которое можно комбинировать с перечисленными вариантами нагружения.

При одновременной работе насоса 10 и гидропульсатора 11 дроссель 13 выполняет функции фильтра переменной составляющей давления, а гидропиеп- моаккумулятор 12 служит для дополнительного сглаживания колебаний давления.

При подаче давления от фазорегулятора 9 в полость образца 8, который разобщен двухпозиционным краном 22 с нижней камерой 5, последняя посредством крана-переключателя 24 соединена с коллектором 20. При этом, помимо кольцевого растяжения, в образце 8 возб: ждается растяжение в осевом направлении за счет давления жидкости на торец штуцера в подвижном захвате 6. При условии, что давление в камерах 3 и 4 трехкамерного гидроцилиндра 1 отсутствует, в образце 8 реализуется напряженное состояние, когда выполняе1 ся соотношение :,-:- 1/2, где 0 - напряжение осевого растяжения (сжатия); &Q- напряжение коль. 5

15

Mepiii 3 и 5 - с колллектором 20;

луч О (кольцевое растяжение) - камера 5 сообщается с напорной точкой, а камеры 3 и 4 - с коллектором 20;

луч 1 (двухосное растяжение) - камеры 3 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 4 - с коллекто- 10 ром 20;

луч -1 (осевое сжатие с кольцевым растяжением) - камеры 4 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 3 - с коллектором 20..

Следует заметить, что при ГЗ лучу 1 отвечает (J-, 3,5 (равное двухосное растяжение), а лучу -1 отвечает 6 (чистый сдвиг) . В дальнейшем для конкретности пояснений прини мается указанное соотношение между D и d (хотя обязательным является лишь условие ).

Для получения трех дополнительных видов пропорционального нагрул ения необходимо кран 22 поставить в положение Закрыто (как на фиг. 1), а краном 24 соединить камеру 5 с коллектором 20, отключив при этом камеру 5 от фазорегулятора 9 (как на

20

25

точкой гидросхемы (посредством крацевого растяжения. Если, например,D/d 30 фиг. I). Сообщая таким образом по- /3 то подача давления в камеру 3 при- стоянно полость образца 8 с напорной водит кдопо;и1ительному осевому растяжению образца 8, в результате чего соотношение между напряжениями станет равным (3, 3/2. Подача давления в камеру 4 (в камере 3 давление отсутствует) позволяет осуществить третий дополнительный .вид плоского нанов 19, 1 лектором

2g менять соотношение между б и пу3 и 4 либо к

8 и 16), а камеру 5 с кол- 20, можно дополнительно изи„- / тем подключения камер

напорной точке, либо к коллектору 20:

луч 1/2 (неравное двухосное растяпряженного состояния, когда (3 /б -1/2. Для реализации пяти других видов напряженного состояния кран 22 ставят в положение, когда сквозной канал в штоке-поршне 2 открыт, а краном-переключателем 24 камеру 5 разобщают с коллектором 20 и подключают к фазорегулятору 9 непосредс.тпенно. Для создания пяти базовых режимов, которые на фиг. 2 отмечены сплошными лучами со , 1,0-1,, необходимо посредством кранов 14-18 обеспечить в различных сочетаниях связь рабочих камер 3, 4 и 5 с напорной точкой гид- росхемьЕ на выходе дросселя 13 или с коллектором 20:

луч гз (осевое растяжение) - камера 3 сообщается с напорной точкой, а камеры 4 и 5 - с коллектором 20;

луч -00 (осевое сжатие) - камера 4 сообщается с напорной точкой, а ка5

5

Mepiii 3 и 5 - с колллектором 20;

луч О (кольцевое растяжение) - камера 5 сообщается с напорной точкой, а камеры 3 и 4 - с коллектором 20;

луч 1 (двухосное растяжение) - камеры 3 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 4 - с коллекто- 0 ром 20;

луч -1 (осевое сжатие с кольцевым , растяжением) - камеры 4 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 3 - с коллектором 20..

Следует заметить, что при ГЗ лучу 1 отвечает (J-, 3,5 (равное двухосное растяжение), а лучу -1 отвечает 6 (чистый сдвиг) . В дальнейшем для конкретности пояснений принимается указанное соотношение между D и d (хотя обязательным является лишь условие ).

Для получения трех дополнительных видов пропорционального нагрул ения необходимо кран 22 поставить в положение Закрыто (как на фиг. 1), а краном 24 соединить камеру 5 с коллектором 20, отключив при этом камеру 5 от фазорегулятора 9 (как на

0

5

точкой гидросхемы (посредством крафиг. I). Сообщая таким образом по- стоянно полость образца 8 с напорной

фиг. I). Сообщая таким образом по- стоянно полость образца 8 с напорной

нов 19, 1 лектором

менять соотношение между б и пу3 и 4 либо к

8 и 16), а камеру 5 с кол- 20, можно дополнительно изи„- / тем подключения камер

напорной точке, либо к коллектору 20:

луч 1/2 (неравное двухосное растяжение) - камеры 3 и 4 подключаются к коллектору 20 (соотношение отвечает котельной формуле);

луч 3/2 (неравное дв т осное растяжение,) - камера 3 подключается к напорной точке, а камера 4 - к коллектору 20 (имеет место дополнительное растяжение в осевом направлении по отношению к 6 /2);

луч 1/2 (осевое сжатие с кольцевым

растяжением) - камера 4 подключается к напорной точке, а камера 3 - к коллектору 20 (имеет место дополнитель- ное осевое сжатие по отношение к

О,/6;,1/2).

Для возбуждения чисто кольцевого растяжения (луч О на фиг. 2) в предагаемом устройстве целесообразно исользовать одновременное подключение напорной точке (фиг. I) и камеры 5,

5

и полости образца 8. Импульсы ния в Этих условиях иа нижнем шток-поршня 2 и верхнем торце ра подвижного захвата 6 оказьш строго синхронизированньми по благодаря чему обеспечивается точность испытаний в условиях частотного циклического и перикого ударного растяжения в кол

направлении.

Формула изобретения

этого трубопровода выбрана равной Устройство для испытания трубчатых 15 длине трубопровода, соединяющего бес

личающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено двухпозицион- ным краном, установленным в осевом канале штока-поршня, краном-переключателем, установленным с возможностью поочередного соединения беспоршневой полости гидроцилиндра, в которой размещен конец шток-поршня, с фазорегулятором и атмосферой, трубопроводом, соединяющим фазорегулятор и канал в подвижном захвате, а длина

образцов при двухкомпонентном нагру- жении по авт. св. № П88573, о т б.

00

поршневую полость гидроцилиндра с фазорегулятором.

-7/2

:/

РедактЬр И. Рыбченко

Фае. 2

Составитель Б. Грабов Техред Л.Олийнык

Заказ 5182/42 Тираж 775Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР г по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М. Максимишинец

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания трубчатых образцов конструкционных материалов в условиях плоского напряженного состояния. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем получения дополнительных видов пропорционально изменяемого плоского напряженного состояния. Трехкамерный цилиндр 1 имеет шток-поршень 2 с осевым каналом, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 имеют каналы для подачи давления в полость образца 8. Фазорегулятор 9 соединен с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1. Постоянное давление создается насосом 10, а переменное - гидропульсатором 11. Краны-переключатели 14-18 соединяют линии подачи постоянного, давления от гидропневмоаккумулятора 12 и переменного давления от гидропульсатора 11 с камерами гидроцилиндра 1. Двух- позиционный кран 22 перекрывает осевой канал шток-поршня 2. Трубопровод 23, соединяющий фазорегулятор 9 с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1, имеет такую же длину, как трубопровод 25. 2 ил. с сл го гг 00 4 00 сл и N) rs