Образец для испытания материалов на термоусталость Советский патент 1991 года по МПК G01N3/60 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к технике испытаний на термоусталость.

Цель изобретения - повышение точности путем создания постоянной площади сечений в плоскостях, перпендикулярных торцовым поверхностям.

На фиг. 1 представлен образец, образующие одной поверхности которого выполнены в виде гиперболы, на фиг. 2 - образец, образующие двух торцовых поверхностей которого выполнены в виде гиперболы.

Образец выполнен в виле кольна с внешним диаметром D, внутренним диаметром d, радиусом закругления г, торцовыми поверхностями 5,и52. Одна из торцовых поверхностей, например S| , выполнена в форме гиперболоида или обе торцовые поверхности S j и SЈ могут быть выполнены в виде гиперболоида.

Образец испытывают следующим образом.

Закрепляют образец в испытательной камере и обдувают газовым потоком с заданными параметрами в -зависимости от условий эксперимента.

Если необходимо создать на рабочей кромке растягивающие напряжения во время нагрела, основную массу теплового потока направляют на массивную часть образна через внутреннее |отверстие, если необходимо на рабочей кромке создать сжимающие напряжения при нагреве, ОСНОВНУЮ часть теплового потока направляют на рабочую кромку.

Цикл испытаний повторяют до появления трещин на рабочей кромке и по количеству теплосиен до их появления судят о сопротивляемости материала термоусталости.

Характерной особенностью предлагаемой формы образца является то, что она позволяет моделировать значительные растягивающие напряжения на рабо- чей кромке именно во время нагрева.

В предлагаемой форме образца для испытаний на. термоусталость радиальный тепловой поток распространяется в ту и другую стороны в каждый момент времени через сечения постоянной площади. Если рассматривать эти сечения как цилиндрические поверхности высотой Ъ и длиной 1, где b равно K/R, а 1 равно 27R, где R - текущий радиус, т.е. координата определения теплового состояния образца в данный момент времени, то площадь S цилиндрической поверхности можно определить как

S 1Ъ K/R const,

т.е. при увеличении или уменьшении текущего радиуса R площадь сечения является для данного образца постоян- ной и тепловой поток, проходя через равные по площади сечения, создает такое же распределение температур, какое имело бы место в стержне постоянного сечения.

Таким образом, для расчета теплового состояния в образце предлагаемой формы можно использовать такие же точные аналитические расчеты, как для стержня постоянной площади сече- ния. Аналогично постоянство площади сечений образца предлагаемой формы обеспечивает простые соотношения между радиальными и тангенциальными напряжениями G и С5Г

С . 5Ё& °тв dR

0 5

о

Q 5

5

что позволяет точными аналитическими методами рассчитывать напряженные состояния материала.

Форма образца с одной или двумя гиперболоидными торцовыми поверхностями и наружной клиновидной рабочей кромкой позволяет моделировать с достаточной точностью в широких пределах изменения параметры теплового и напряженного состояния материала в лабораторных условиях при небольших материальных затратах.

Форма образца благодаря значительно большей внутренней поверхности, чем кромка, позволяет создавать при нагреве значительные растягивающие напряжения на рабочей кромке, близкие к эксплуатационным.при небольших ин- тенсивностях теплообмена, что легко осуществить в лабораторных условиях.

Формула изобретения

Образец для испытания материалов на термоусталость, выполненный в виде кольца с торцовыми поверхностями и скругленной рабочей кромкой, размещенной на его наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем создания постоянной площади сечений в плоскостях, перпендикулярных торцовым поверхностям, по крайней мере одна из торцовых поверхностей выполнена в форме гиперболоида, образующая которого описывается уравнением:

bR К

i

где b и R - соответственно текущая

толщина и текущий-радиус

образца; К - постоянный коэффициент,

определяющий габариты

образца.

r

фиг. 1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоусталость. Цель изобретения - повышение точности путем создания постоянной площади сечений в плоскостях, перпендикулярных торцовым поверхностям. Образец выполнен в виде кольца со скругленной наружной рабочей кромкой. По крайней мере одна из торцовых поверхностей выполнена в виде гиперболоида, что дает возможность точного аналитического расчета напряженного состояния образца, так как площадь сечения в любой плоскости, перпендикулярной торцовой, постоянна и не зависит от радиуса. При подаче к образцу теплового потока в нем возникают термические напряжения. Испытания ведут до появления трещин на рабочей кромке. 2 ил. S