Способ испытаний натурных образцов рельсов на усталость Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к методам испытаний натурных деталей из металла на усталостную прочность, в частности, образцов рельсов бесстыкового пути.

Известен способ испытаний образцов рельсов, который заключается в нагружении отрезка рельса, установленного на двух опорах, поперечной пульсирующей силой, приложенной е середине рельса. Аналогичные схемы нагружения рельсов при испытаниях на усталость в различных зонах (подошве, головке, шейке рельса) рекомендованы в справочной литературе.

Недостаток существующих способов испытаний рельсовых образцов заключается в их несоответствии реальным условиям работы, в частности, - невозможности имитации концентрации напряжений, возникающих в зоне зарождения дефекта, например, в виде поперечной трещины, а также в отсутствии продольных сил в образце, вызываемых в условиях эксплуатации колебаниями температуры, продольным неоднородным угоном пути и т.п.

Цель изобретения - повышение точности результатов испытаний воспроизведением эксплуатационного характера напряженно-деформированного состояния рельсов для имитации концентрации напряжений в зоне зарождения дефекта за счет загружения образца внецентренной продольной растягивающей силой и изменением параметра несоосности образца и силы в процессе накопления повреждения. Для реализации указанной цели предлагается способ испытаний натурных образцов рельсов на усталость. Схема нзгружения отрезка рельса, установленного на двух опорах, поперечной пульсирующей силой (Р), приложенной в его середине, а также внецентренной продольной растягивающей силой (N) показана на фиг.1.

Для создания указанного продольного усилия (N) предварительного растяжения образца рельса 1 (на фиг.2 и 3) на его концах устанавливают по две пары стыковых накладок 2, которые стягивают высокопрочными болтами 3. К концам накладок прикрепляют шарнирно-резьбовые захваты 4 и помещают испытываемый рельс 1 вовнутрь метал- лического несущего короба 5 прямоугольной формы, затем нагревают

Ш

XI

ел со

4

Ы

рельс с помощью газоплазменных горелок или электрическим током и закрепляют его указанными захватами 4 в нагретом до 50- ЮО°С состоянии. После естественного остывания рельса до комнатной температуры (20-25°С )в нем возникает продольная растягивающая сила требуемой величины (до 1000-1500 кН), которая воспринимается коробом 5, соответственно сжатым. Величина силы (N) может достаточно точно и легко контролироваться как по перепаду температур, так и по деформациям рельса 1.

Затем нагружают растянутый образец рельса поперечной пульсирующей нагрузкой (Р) и проводят его испытания на уста- лость с регистрацией его поврежденности например, площади сечения внутренней поперечной трещины в головке рельса. Изменение параметров несоосности в процессе испытаний обеспечивают путем смещения захватов относительно продольной оси образца.

Реализация предлагаемого способа позволит более точно оценивать эксплуатационный ресурс (живучесть) рельсов, в том числе бесстыкового пути, включая поврежденные скрытыми поперечными микротрещинами в головке. Тем самым будет обеспечено повышение уровня безопасности движения поездов в части, зависящей от .пути. Формула изобретения

1.Способ испытаний натурных образцов рельсов на усталость, заключающийся в том, что образец нагружают поперечной пульсирующей силой, приложенной к его середине, и определяют характеристики его поврежденности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет имитации концентрации напряжений в зоне зарождения дефекта, к образцу прикладывают внецентренную продольную растягивающую силу и изменяют параметр несоосности в процессе накопления повреждения, с учетом которого судят о характеристике поврежденности,

2.Способ по п. 1,отличающийся тем что продольную растягивающую нагрузку к образцу рельса создают предварительным нагревом образца, закреплением его в захватах в нагретом состоянии и последующим охлаждением, а внецентрен- ность растяжения обеспечивают путем смещения захватов относительно продольной оси образца.

Изобретение относится к методам испытаний натурных деталей из металла на усталостную прочность. Цель изобретения - повышение точности за счет имитации концентрации напряжений в зоне зарождения дефекта. Образец циклически изгибают и прикладывают внецентренную продольную растягивающую нагрузку. Параметр несоосности меняют с ростом поврежденности. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

Г

А/

Фиг. 4