Способ испытания изделий на прочность Советский патент 1992 года по МПК G01N3/10 

VJ

О

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к способам прочностных испытаний изделий, например, оболочечных конструкций. Цель изобретения - повышение точности при испытаниях изделий различной жесткости. Предварительно нагружают с помощью штока гидроцилиндра испытуемое изделие и эталонное изделие, обладающее меньшей жесткостью, чем испытуемое изделие, при подаче в рабочую полость гидроцилиндра одинакового контрольного давления. Затем к полости гидроцилиндра подсоединяют дополнительную емкость, объем которой определяют из соотношения V 2-10- S(K2-Ki)/K2 Ki, где S - эффективная площадь гидроцилиндра; «1, «2 - коэффициенты жесткости эталонного и испытуемого изделий Ki p/ Ah, K2 P/Al2i P - контрольное давление; Ah, А 2 - величины перемещений штока при нагруженпи эталонного и испытуемого изделий. После под- соединения дополнительной емкости проводят нагружение испытуемого изделия до заданной нагрузки, Точность воспроизведения нагрузки при испытании эталонного изделия и изделия повышенной жесткости обеспечивается за счет подачи в гидроцилиндр (при нагружении эталонного изделия) и в гидроцилиндр с дополнительной емкостью (для испытуемого изделия) одинакового количества рабочей жидкости. 1 ИЛ. (Л С

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при испытании изделий, в частности, из композиционных материалов на прочность.

Известен способ испытаний закрепленных на стенде изделий на прочность, включающий подачу нагрузки на изделие с помощью силовозбудителей, подключенных к насосной станции, и задание режима нагрузки с помощью пульта управления.

Недостатком известного способа испытаний является необеспечение точности воспроизведения заданных нагрузок при

испытании изделий, различающихся параметрами, поскольку влияние измерения жесткости испытуемого изделия не учитывается. Этот недостаток сказывается на результатах испытаний, особенно он проявляется при переходес испытаний изделий одной жесткости на испытание изделий большей жесткости.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения заданных нагрузок при испытании изделий различной жесткости.

Предлагаемый способ испытаний изделий на прочность включает создание нагрузок с помощью гидроцилиндров, измерение давлений и перемещений штоков гидроцилиндров с осуществлением следующих опе- раций и режимов нагружения в определенной очередности: сначала задают и воспроизводят одинаковое контрольное давление на эталонном изделии заданной определенной жесткости, соответственно измеряют перемещение штока гидроцилиндра, затем устанавливают на стенд изделие другой жесткости, нагружают его тем же контрольным давлением, аналогично фиксируют нагрузку и измеряют перемещение штока гидроцилиндра,после чего определяют коэффициенты жесткости эталонно о и испытуемого изделий путем деления контрольной нагрузки на соответствующую пе- личинуперемещения штока гидроцилиндра, подсоединяют гидравлически к рабочей камере гидроцилиндра дополнительную емкость с объемом для полного заполнения ее рабочей жидкостью, установленным по зависимости

.,o .s-KlrЈ.

Т

где V - объем дополнительной емкости, S - эффективная площадь рабочего гидроцилиндра, см2;

К1 -ЗТТиК2 :75ГЕ

соответственно

коэффициенты жесткости эталонного и испытуемого изделий, кгс/см ;

Р - контрольное давление в камере рабочего гидроцилиндра, одинаковое при на- гружении эталонного и испытуемого изделий, кгс/см2;

Д И и Л12 - перемещения штока рабочего гидроцилиндра соответственно при на- гружении эталонного и испытуемого изделий контрольным давлением, см;

2 10 - коэффициент, учитывающий объемную сжимаемость жидкости (объем жидкости изменяется приблизительно на 1 % при изменении давления на 200 кгс/см2), после чего изделия другой жесткости подвергают нагружению с дополнительной емкостью, подключенной к рабочей камере гидроцилиндра, и определяют прочность изделия.

На чертеже приведена принципиальная блок-схема стенда.

Стенд для испытаний изделий на прочность содержит основание 1, программно-задающее устройство 2, электрогидравлический преобразователь 3, гидроцилиндр А, измери- тель 5 нагрузки, дополнительную емкость 6, гидравлически подключенную трубопроводом 8 к рабочей камере 7 гидроцилиндра 4, и пульт 9 управления.

Программно-задающее устройство 2 и пульт 9 управления связаны с электрогидравлическим преобразователем 3 и между собой соответственно электротрактами 10, 11 и 12. Электрогидравличёский преобразователь 3 трубопроводами 13 связан с рабочей камерой 7 гидроцилиндра 4.

Измеритель 5 нагрузки соединен электротрактом 14 с задающим устройством 2, корпус гидроцилиндра 4 шарнирно закреплен на основании 1, а его шток 15 шарнирно соединен с испытуемым изделием 16.

Испытуемые изделия устанавливаются и закрепляются на стенде посредством специального крепежа (не показано).

Способ испытаний изделий осуществляется следующим образом.

В программно-задающее устройство 2 стенда вводится соответствующая программа и включается пульт 9 управления, в результате чего электрогидравлический преобразователь 3 подает по трубопроводам 12 в рабочую камеру 7 гидроцилиндра 4 рабочую жидкость под давлением, шток 15 гидроцилиндра 4 перемещается и создает необходимую нагрузку на изделие, величина которой контролируется измерителем 5

нагрузки, при этом дополнительная емкость 6 к рабочей камере 7 гидроцилиндра 4 не подключается.

При контрольной нагрузке измеряются

соответственно ее величина и перемещение штока 15 как при нагружении эталонного, так и испытуемого изделий.

Исходя из известной эффективной площади рабочего гидроцилиндра 4, полученного перемещения штока и нагрузки, определяются коэффициенты жесткости эталонного и испытуемого изделий, а затем по указанной зависимости вычисляется объем, и по нему подбирается соответствующая

дополнительная емкость б, которая подсоединяется трубопроводами 8 к рабочей камере 7 гидроцилиндра 4.После этого на стенде проводятся испытания изделия другой жесткости аналогично описанному.

П р и м е р. В качестве эталонного изделия использовали баллон давления мм, испытуемого изделия -баллон давления $400 мм, изготовленные из композиционных материалов. Нагрузку прикладывали по оси

изделий на сжатие. Перемещение штока 15 при давлении в гидроцилиндре 4 50 кгс/см2 составило для баллона 400 мм 1,0 мм, для баллона Ф 1300 мм 5 мм. Эффективная площадь рабочего гидроцилиндра 200 см2. Тогда

Ki 50:0. кгс/см3; , кгс/см3;

«« мотгапяг 3200°См3 s

Толщина стенки испытуемого изделия 8 мм, эталонного 5 мм.

Подбор дополнительной емкости б с объемом 32000 см3 и подсоединение ее к рабочей камере 7 гидроцилиндра 4 позволило при испытании изделий 0400 мм. имеющих большую жесткость по сравнению с эталонными изделиями,повысить точность воспроизведения заданных нагрузок при- близительно в 5 раз, так как при создании нагрузки на баллон ф 1300 мм в случае равенства нулю объема рабочей камеры гидроцилиндра (в начальный момент) необходимо закачать в гидроцилиндр Vi 200 см 0,5 мм 10 см3 жидкости, а аналогичное усилие на баллон 400 мм создается при закачке V2 200 см2 0,1 мм 20 см3, что требует в пять раз большей точности задающего устройства.

При использовании дополнительной емкости во втором случае необходимо закачать те же 20 см в гидроцилиндр плюс

V - 32°оТГо3050 - SO с (где 32000 см3 - объем дополнительной емкости, 50 - контрольное давление, кгс/см2, 200 100 - коэффициент сжимаемости жидкости при изменении давления на 1 кгс/см2), что в сумме также равно 100 см3.

Таким образом, использование дополнительной емкости позволяет создать одинаковые условия по точности

воспроизведения нагрузки при испытании изделий различной жесткости.

Формула изобретения

Способ испытания изделий на прочность, включающий нагружение испытуемого изделия с помощью штока гидроцилиндра, измерение давления в гидроцилиндре и величины перемещения штока, по которым судят о прочности изделия, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности при испытаниях изделий различной жесткости, предварительно нагружают испытуемое изделие и эталонное изделие, обладающее меньшей жесткостью, чем испытуемое, при подаче в гидроцилиндр контрольного давления, измеряют перемещение штока гидроцилиндра при нагружении эталонного и испытуемого изделий, а перед напряжением изделия испытательным давлением подсоединяют к рабочей полости гидроцилиндра дополнительную емкость, причем обьем V дополнительной емкости определяют из соотношения

/ - о.щ4.с.К2 Kl 10 S-KFKT

где S - эффективная площадь гидроцилиндра, см2;

Ki, K2 - коэффициенты жесткости эталонного и испытуемого изделий, И; К2 р/ А 2;

Р - величина контрольного давления, кгс/см2;

Д И, Д 12 - величина перемещения штока гидроцилиндра при нагружении эталонного и испытуемого изделий соответственно, см.