Образец для испытаний на усталость Советский патент 1991 года по МПК G01N1/28 G01N3/32 

Изобретение относится к образцам для испытаний на усталость и может быть использовано при определении циклической долговечности листовых конструкций, например сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для хранения нефти и продуктов ее переработки.

Цель изобретения - приближение условий испытаний к условиям эксплуатации резервуаров, имеющих соединительные швы, за счет обеспечения эксплуатационных деформаций образца в поперечном направлении, расширение диапазона создаваемых деформаций.

На фиг. 1 изображен образец, общий вид; на фиг. 2 - образец с брусками; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2.

Образец для испытаний на усталость состоит из симметрично изогнутых пластин 1, 2, одни концы которых жестко соединены между собой с образованием V-образного продольного сечения 3, которое может быть выполнено, например, за счет сварного соединения 4. Две пары соединенных между собой V-обрээных пластин 1, 2, соединены свободными концами симметрично относительно плоскости п-п, проходящей через участки соединения этих концов. Между центральными участками этих пар пластин установлен упругий демпфер 5, который может быть выполнен, например, из упругой резиновой прокладки или металлической пружины. По плоскости концы пластин соединены либо непосредственно, либо с помощью сварки. Концы пластин могут быть

Os ЧЭ

I

00

со

соединены также посредством размещенных между ними и приваренных к ним брусков 6. В захватной части пластины могут быть выполнены шириной В, а в месте V-об- разного соединения - как шириной В, так и (особенно для пластин толщиной д 14 мм) с меньшей по размеру шириной Ь.

Образец готовят к испытаниям и испытывают следующим образом.

Пластину из стали 09Г2С толщиной мм, размером 400x750 мм изгибают на трехвалковых вальцах в направлении прокатки листа (вдоль размера 750 мм) так, чтобы после разрезки этой пластины и последующей сварки (шов 4) получить на базе мм требуемую стрелку вогнутости f 10-16 мм, как и у стенок верти- кальных цилиндрических резервуаров из стали 09Г2Столщиной мм объемом 20 тыс.м3, имеющих в зоне вертикальных сварных соединений отклонения от правильной геометрической формы кругового цилиндра. Из пластины изготавливают образцы с шириной средней части мм. Концы образца (фиг. 1) закрепляют в за- хватах испытательной машины и нагружают его пульсирующей нагрузкой Р, вызывающей в пластинах 1 и 2 максимальные напряжения а 0,8 Ry, где Ry - рас- -четное сопротивление стали растяжению по СНиП 11-23-81. Упругий демпфер подбирают таким образом, чтобы изменение деформации f составило Л f (1/3 - 1/4) f. ЛриРу 315МПаисГ 0,8-315 252 МПа для MM A f 4-5 мм.

Если необходимо расширить диапазон создаваемых деформаций при заданном уровне напряжений в пластинах 1 и 2, используют образец с брусками 6 (фиг. 2 и 3), размещенными между концами пластин и приваренными к ним с плавным переходом от основного металла к металлу шва. Демпфер 5 подбирают аналогично. При толщине бруска а 40 мм для образца с f 15 мм при б 0, МПа измене- ние деформации образца с д 12 мм составило A f 5 мм. Бруски 6 используют для крепления в захватах испытательной машины. Уменьшение-ширины образца с В до b выполнено для того, чтобы образовать наиболее слабое сечение посередине образца, не допустив появления раньше усталостных трещин в зоне сварных швов, соединяющих бруски 6 с пластинами. Требуе- мое усилие Р назначают , исходя из фактических значений толщины д

пластин и их ширины Ь. За критерий соответствия условий испытаний образцов реальным условиям работы цилиндрических резервуаров принимают величину изменения деформации Af на базе I при обеспечении напряжений, возникающих в стенке резервуара в процессе его наполнения - опорожнения.

Испытания образца, изображенного на фиг. 2 и 3, на гидравлической машине с пульсатором типа ЦД200/400 Пу дало возможность установить, что при числе циклов нагружения от 8-103 до 1,2-Ю4 по линии сплавления сварного соединения 4 с внутренней стороны пластин, где суммируются напряжения от растяжения и изгибающего момента, появляется визуально наблюдаемая трещина, которая зарождается по всей ширине Ь. Исходя из полученного числа циклов нагружения с учетом коэффициента запаса определяют допустимое число циклов наполнения - опорожнения резервуара.

Формула изобретения

1.Образец для испытаний на усталость, имеющий пару симметричных изогнутых пластин, одни концы которых жестко соединены между собой с образованием V-образного продольного сечения, а другие предназначены для зажима в захватах испытательной машины, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытаний к условиям эксплуатации резервуаров, имеющих соединительные швы, за счет обеспечения эксплуатационных деформаций образца в поперечном направлении, он снабжен второй парой пластин, выполненной аналогично первой и соединенной с ней соответствующими свободными концами симметрично относительно плоскости, проходящей через участки соединения этих концов, и упругим демпфером, установленным между центральными участками этих пар.

2.Образец по п. 1, отличающий- с я тем, что, с целью расширения диапазона создаваемых деформаций, пары пластин соединены между собой посредством размещенных между ними соответствующих брусков, предназначенных для зажима в захватах испытательной машины.

ВидА

В

в

/

Фиг. 2

I

Фиг. 5

Изобретение относится к образцам для испытаний на усталость, имеющим V-образ- ное отклонение от плоскостности, и позволяет приблизить условия испытаний к условиям эксплуатации резервуаров, имеющих соединительные швы за счет обеспечения эксплуатационных деформаций образца в поперечном направлении, и расширить диапазон создаваемых деформаций. Образец состоит из двух пар пластин 1, 2, одни концы которых жестко соединены между собой с образованием V-образного продольного сечения 3 (соединение пластин может быть сварным), а другие концы соединены симметрично относительно плоскости п-п. Между пластинами установлен упругий демпфер 5. Между концами пластин могут быть установлены на сварке бруски. Концы пластин (или бруски) укрепляют в захватах испытательной машины и нагружают образец пульсирующей нагрузкой Р. Бруски позволяют расширить диапазон создаваемых деформаций при заданном уровне напряжений в пластинах 1, 2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.