Способ статических испытаний осевой и перерезывающей оболочек силами Советский патент 1992 года по МПК G01N3/10 

Изобретение относится к испытательной технике, к способам для испытания оболочек вращения.

На практике широко распространены случаи нагружения осевыми и поперечными силами конструкций, выполненных в виде оболочек вращения. Примером может служить нагружение при транспортировании различных грузов, например, крупногабаритных объектов химического машиностроения, представляющих собой состыкованные корпусные элементы, выполненные в виде цилиндрических оболо- чек,- Такие грузы устанавливаются на ложементы транспортного средства, закрепляются в осевом и поперечном направлениях и в таком виде транспортируются. В процессе транспортировки на груз действуют осевые и поперечные перегрузки, в результате которых конструкция нагружается осевыми и поперечными силами, причем соотношение между величинами осевых и поперечных сил меняется во времени.

Для рассматриваемых конструкций транспортирование обычно является определяющим расчетным случаем с точки зрения прочности, что вызывает необходимость проведения испытаний на прочность. Из-за больших габаритов такие испытания обычно проводятся для отдельных корпусных элементов с использованием известных способов и стендов. Этой же цели служит заявленное техническое решение.

Известны способы испытания оболочек вращения и устройства для их реализации

Недостатком указанных технических решений является невозможность реализаЧ

(Л

г

j

(00

ции с их помощью условий нагружения, характеризуемых не только осесимметричной нагрузкой, но и неосесимметричной ее составляющей.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ для реализации нагружения оболочек, в том числе и оболочек вращения, заключающийся в том, что оболочку устанавливают на основании и вводят во взаимодействие с ней ряд нагружателей. При этом каждый нагружатель создает соответствующую составляющую нагрузки, в результате чего нагрузка может содержать как осесимметричные, так и неосесимметрич- ные составляющие, причем закон их изменения соответствует условиям эксплуатации оболочки в составе конструкции.

Недостатками способа-прототипа являются следующие: данный способ не позволяет с достаточной точностью нагрузить конструкцию требуемым соотношением между величинами осевых и поперечных сил из-за наличия нескольких нагружающих устройств, содержащих гидропроводы из-за различия потерь в гидроприводах при на- гружении; потребность дополнительных на- гружателей удорожает эксперимент.

Цель изобретения - повышение точности и надежности нагружения, а также удешевление испытаний за счет обеспечения нагружения одним нагружающим устройством при испытании оболочки на действие сжимающей и перерезывающей нагрузок. Цель достигается следующим образом. В заявленном способе оболочку опирают по окружности вблизи одного из торцов, прикладывают к этому торцу осевую нагрузку, связывают противоположный торец с ос- нованием посредством одной точки опирания, а точку опирания перемещают для создания перерезывающего усилия.

Заявителю неизвестны технические решения, характеризуемые заявленной саво- купностью существенных признаков, что позволило сделать вывод о новизне заявленного технического решения.

Заявителю в процессе проведения патентного поиска не удалось выявить исполь- зованные в известных технических решениях, присущих заявленному техническому решению, отличительных признаков, что позволило сделать вывод о существенности указанных отличий.

На чертеже представлена схема устройства, поясняющая предложенный способ испытаний.

Устройство для реализации способа содержит основание в форме стакана 1, внутри которого расположена оболочка 2, опорный элемент 3 в виде манжеты, подвижную опору А с приводом 5, приспособление 6 для передачи осевого усилия от оболочки 2 на

основание 1 и нагружателя (на чертеже не показан) для создания осевого усилия. На чертеже нагрузка от указанного нагружателя показана в виде равномерно распределенного давления по торцу оболочки.

однако эта нагрузка может быть и иной, например распределенной по части торцовой поверхности, или сосредоточенной нагрузкой.

Способ реализуется следующим образом.

Из условия равновесия оболочки имеем:

R(t) P(t),(1)

где Р - осевая сила: R - поперечная сила;

t - время;

Н высота оболочки; е - эксцентриситет осевой силы относительно подвижной опоры.

По формуле (1) определяют зависимость

потребной величины эксцентриситета от величины осевой и перерезывающей силы. Например, зная зависимость от времени эксплуатацинного осевого усилия P(t) и по- перечной силы R(t). определяют зависимость от времени e(t).

e(t)Ј$H,

(2)

При испытаниях к оболочке прикладывают осевую силу Р и изменяют положение подвижной опоры 4 по заданному закону (2) При этом осуществляется нагружение оболочки осевой и поперечной силами соотношение между которыми меняется во

времени по закону (1).

С использованием заявленного способа были проведены следующие испытания.

Три одинаковые цилиндрические оболочки высотой Н 1,2 м, толщиной д 3 мм и

диаметром D 1,4 м, выполненные из алюминиевого сплава, нагружались первая силой Р 45 тс, вторая силой Р 35 тс, третья силой Р 30 тс. Первая оболочка разрушилась при достижении эксцентриситета е 26 мм, вторая - при е 47 мм, третья - при е 78 мм.

В связи с тем, что в предложенном способе точность, с которой осуществляется за- данное соотношение между осевой и поперечной силами, в отличие от известных

устройств, зависит лишь от одного параметра e(t) (положения подвижной опоры), предложенный способ позволяет повысить качество испытаний, тем самым достигается новый положительный эффект.

Формула изобретения Способ статических испытаний осевой и перерезывающей оболочек силами, по которому испытываемую оболочку устанавливают на опору, прикладывают к оболочке перерезывающую силу и к свободному ее торцу осевое усилие, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения достоверности испытаний при изменении соотношения между осевым и перерезывающим усилиями, испытуемую оболочку ус танавливают в обоймы с выступами, pacci o- яние между которыми выбирают равным наружному диаметру оболочки. наднооОоймы устанавливают опорный элемент со сферической поверхностью,контактирующий с опорой, а изменение соотношения между осевой и перерезывающими усипичми осуществляют путем перемещения опорного

элемента перпендикулярно к оси оболочки

Изобретение относится к области испытаний оболочек вращения. Цель изобретения - повышение точности и надежности нагружения, а также удешевление испытаний за счет обеспечения нагружения одним нагружающим устройством при испытании оболочки на действие сжимающей и перерезывающей нагрузки. Способ статических испытаний оболочек осевой и перерезывающей силами, по которому испытываемую оболочку устанавливают на опору, прикладывают к оболочке перерезывающую силу и к свободному ее торцу осевое усилие. Испытуемую оболочку устанавливают в стакане с выступами, расстояние между которыми выбирают равным наружному диаметру оболочки, на дно стакана устанавливают опорный элемент со сферической поверхностью, контактирующей с опорой, а изменение соотношения между осевой и перерезывающей усилиями осуществляют путем перемещения опорного элемента перпендикулярно оси оболочки 1 ил. ё

У//////, 7 У//7/У/// 7 ///////////

///

///