Устройство для испытаний образца материала на термомеханическую стойкость Советский патент 1991 года по МПК G01N3/18 

(Л

С

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение достоверности путем учета влияния механического нагружения, соответствующего напряженному состоянию материала в условиях эксплуатации. Образец размещают в держателе, выполненном в виде двух рычагов, и создают растягивающую нагрузку путем перемещения концов рычагов по нагружате- лю. В результате такого перемещения в образце возникают растягивающие усилия. Измеряемый импульс давления, возникающий в образце, является результатом как импульсного лазерного излучения, так и механического усилия. Для исключения влияния давления воздуха на показания прибора образеи и средства регистрации давления помещают в вакуумную камеру. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность.

Цель изобретения - повышение достоверности путем учета влияния механического нагружения на напряженное состояние материала, соответствующего условиям эксплуатации, и расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения испытаний механически нагруженных образцов, помимо испытаний образцов без нагрузки.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - нагружатель с держателем образца.

Устройство содержит лазерный источник 1 импульсного излучения, держатель образца в виде рычагов 2 и 3, одни концы которых жестко связаны с соответствующими концами образца 4, другие установлены

на нагружателе в виде шпильки 5 и двух гаек 6 и 7, имеются средства 8 регистрации мощности излучения, средства 9 регистрации величины импульса давления в виде баллистического маятника, жестко связанного с центральной частью шпильки 5, средства 10 регистрации формы и длительности импульса давления и средства измерения деформации на поверхности образца в виде тензодатчиков 11.

Устройство работает следующим образом.

Образец 4 устанавливают в держателе, после чего гайки 6 и 7 начинают симметрично относительно середины шпильки 5 навинчивать на шпильку. При этом рычаги 2 и 3 поворачиваются, и образец 4 изгибается. На внешних слоях (относительно излучения) образца реализуется растяжение, усилие которого определяют с помощью тензодатО

ю

СА) 4 00

никое 11. При испытании образцов, вес которых значительно меньше веса маятника, расположение маятника можег быть таким, как изображено на фиг.1. При увеличении веса образца чувствительность маятника снижается за счет увеличения трения в опорах. В частности, необходимо уравновесить захватное приспособление относительно рычага маятника, снабдив его закрепленным на шпильке с противоположной стороны от захватов противовесом.

При дальнейшем увеличении веса образца соответственно увеличивается и вес всех закрепленных на маятнике приспособлений. Достаточная чувствительность достигается горизонтальным расположением оси маятника, при этом маятник принимает вертикальное положение, от которого совершает колебательное движение при воздействии на образец импульса давления.

Поскольку параметры импульса давления зависят и от давления воздуха, то перед началом испытаний в камере 12 устанавливают требуемое (например, соответствующее условиям эксплуатации конструкции) давление.

После того, как образец нагружен до создания на его поверхности требуемого напряжения (на фиг.2 - это растяжение, но расположением гаек б и 7 внутри рычагов можно обеспечить и сжатие) и в камере создано требуемое давление, включают источ- ник 1 и воздействуют на поверхность образца импульсом излучения, параметры которого регистрируются измерителем 8 (в состав которого может входить, например, осциллограф). Одновременно датчик 10 регистрирует форму и длительность импульса рлвления, а средства измерения и регистрации угла поворота маятника позволяют определить суммарный импульс давления.

Испытанию на предлагаемом устройстве были подвергнуты образцы композиционного материала БТА-10, аналогичные испытанным лазером типа ГОС-1001 в режиме свободной генерации. Длительность импульса излучения порядка 1 мс, длина волны 1,06 мкм. При этом изменением положения гаек достигалось напряжение на поверхности образца от сжимающего до растягивающего в пределах ± 50 от разрушающего, В результате было обнаружено, что

при растяжении материала газодинамическое давление на поверхности растет.

При воздействии импульсами излучения микросекундной длительности зависимость параметров импульса от давления воздуха слаба. При воздействии на материал образца излучением длительностью десятки наносекунд (что соответствует работе ГОС-1001 в режиме моделированной добротности) существенной становится зависимость параметров импульса давления также от давления воздуха в камере. В условиях атмосферного давления длительность импульса на два порядка больше длительности излучения, что объясняется препятствием воздуха разлету плазменного облака, на поверхности образца. Однако остывает такая плазма быстрее, что приводит к существенному снижению величины давления на

поверхности образца в условиях воздуха, чем в условиях вакуума.

Формула изобретения

нагружения на напряженное состояние материала, соответствующего условиям эксплуатации, оно снабжено нагружателем для создания в образце механической нагрузки и средствами измерения деформации поверхности образца, держатель образца выполнен в виде двух рычагов, одни концы которых предназначены для закрепления на соответствующих концах образца, а другие, связаны с нагружателем.

воздействия импульса на образец и средства регистрации формы и длительности импульса.

ччччччччч ч ч ч ч 4-У.ч ч х ч

/////////

ЖА

Фиг.1

Фиг. 2

77

77