Способ испытаний образцов материалов на ползучесть Советский патент 1992 года по МПК G01N3/18 

ИзоЬр тРми отнгстся v r cm нагельной течи/ о a t l CHno T способам испытаний г 1агеоиалос на ползучесть, и пожетбыть пспользортнг в ПОЛЧУ ионизиоучэщих излучений м те neDciryp

Известен способ испытания материалов на ползучесть згкъочзющиигч в том ч го закрепляют сторхнерои обоазеч, одним концог в а/пате nc - ательпои , магрезню его , до го- /,-они/прикладывают постогн lyio iiarp S V D виде груза и пе- рио,; ес/сг о деформацию образца , учетом котооои судят о ползучести 1

Недостачко т денного способа является ограниченна оРпрггь Г1римене1мя Bapw- ант способа по OTopov.y образец периодически изв1е акл из установки для измерения деформации не может быть реализован в поля, иси/зпрующих излучечий Испытанна е с измерением деформации

опрчзиа непосредственно в установке характеризуются невысокой точностью и надежностью вследствие влияния излучения на средства измерения

Известен также принятый за прототип способ испытания образца материала на ползучесть заключающийся в том, что под- веимвают сгержневои образец одним концом в захвате испытательной машины с Bosvoxr ocurO качания относительно точки подоеса нагревают его, измеряют геометрические размеоы и массу груза присоеди- iJrioT гоуз другому концу образца, пэриодически возбуя даю г свободные колебания качания системы образец-груз и измеряют период колебаний с учетом изменен ш которого а также массы и геометрических размеров гр,зз судят о деформации ползучести образца 2

Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность измерения

со

с

ч XI

со

П«Л

.

деформации ползучести образца в условиях испытания, вызывающих изменение размеров груза, например, вследствие радиационного распухания при облучении. В этом случае изменяется момент инерции груза и системы образец-груз относительно точки подвеса и расстояние от центров масс груза и системы до этой точки. Поскольку указанные параметры определяют зависимость периода свободных колебаний физического маятника от длины образца, их изменение в процессе эксперимента обусловливает погрешность в определении деформации ползучести.

Целью изобретения является повышение точности определения деформации пол- зучести путем уменьшения влияния изменения размеров груза при испытаниях.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе испытания образца материала на ползучесть, заключающемся в том, что измеряют массу стержневого образца, геометрические размеры и массу груза, подвешивают образец одним концом с возможностью качания относительно точки подвеса, к другому концу образца присое- диняют груз, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз и измеряют период колебаний системы, с учетом изменений которого, а также массы образца, массы груза и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца. Согласно предлагаемому изобретению крепление груза к образцу производят в центре масс груза.

Крепление образца к центру масс груза позволяет увеличить точность измерения деформации ползучести образца, поскольку именно в этом случае при изменении размеров груза не изменяется расстояние от центра масс маятника до оси качания и в наименьшей мере изменяется момент инерции груза и всей системы относительно точки подвеса. Поскольку момент инерции системы образец-груз относительно точки подвеса и расстояние от этой точки до центра масс маятника зависят от масс, размеров и ориентации образца и груза относительно оси качания в то же время определяют период свободных колебаний системы, повышение точности определения деформации ползучести образца по периоду колебаний маятника достигается путем уменьшения влияния изменения размеров груза на эту зависимость за счет присоединения образца к центру масс груза. (Известно, что момент инерции тела относительно оси качания выражается суммой момента инерции тела относительно проходящей через его центр масс оси и произведения массы тела на квадрат расстояния между этими осями. По предложенному способу, расстояние между осью качания и центром масс

груза определяется только длиной образца и не зависит от размеров груза, поэтому изменение момента инерции системы относительно точки подвеса зависит только от изменения момента инерции относительно

0 этой точки и изменения момента инерции груза относительно его центра масс).

Способ реализуется следующим образом.

Берут груз, форма которого обеслечива5 ет возможность его крепления с образцом в центре масс. Измеряют массу стрежневого образца, геометрические размеры и массу груза. Образец свободно подвешивают одним концом с возможностью качания отно0 сительно точки подвеса, другим концом соединяют с центром масс груза, образуя маятник. Периодически возбуждают свободные колебания системы образец-груз. Регистрируют период колебаний, по изме5 нению которого с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца. Для возбуждения колебания системы и регистрации их периода используют любые удоб0 ные и работоспособные в условиях испытания способы, причем отдают предпочтение бесконтактным. Расчет деформации ползучести проводят с использованием соотношения, описывающего колебания

5 физического маятника и связывающего, в частности, период колебаний с массой и геометрическими размерами образца и груза. Проверку работоспособности производили на лабораторном макете. Образцом

0 служила медная проволока длиной 500 м, диаметром 2 мм и массой 14 г., грузом - медная сфера диаметром 40 мм и массой 300 г с отверстием диаметром 2,5 мм до центра масс. Образец одним концом подве5 сили с возможностью качания, другим соединили с центром масс груза. В узле подвеса применили цанговый зажим и ножевую опору. Для измерений периода колебаний использовали источник света,

0 оптическую систему, электрическую схему с фотодиодом, затемняемым маятником в положении равновесия, частотомер-хронометр и другое оборудование. Период колебаний системы при начальной длине

5 образца и комнатной температуре равен 1,41354 с. Сначала маятник нагревали с целью контролируемого (по значению коэффициента термического расширения) изменения размеров груза и образца, При нагреве системы на 60°С период ее колебаний увеличило л до. 1,41424 с, т.е. на 0.0007 с,, а размеры образца и груза увеличились на 0,1 %. Затем остывший образец испытали на ползучесть. Периодически возбуждали колебания системы, измеряли период колебаний и по его изменению с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза определяли деформацию ползучести образца с использованием зависимости

Т 27гУ.1

ngd

где Т - период колебаний физического маятника;

3 - момент инерции системы образец- груз относительно оси качания;

m - масса маятника (образца и груза);

g - ускорение свободного падения;

d - расстояние между центром масс системы и осью качания.

При определении вклада в 1 момента инерции груза учитывали наличие в нем отверстия и смещение центра масс груза относительно геометрического центра сферы, Значение d для предложенного способа пропорционально длине образца. В результате измерений и расчетов получили зависимость периода колебаний системы от длины образца. По этой зависимости, в частности, деформации образца 0,1% за счет ползучести, как и удлинению его на ту же величину при нагреве, соответствует период колебаний 1,41425с. Это свидетельству

ет, что увеличение периода колебаний системы на 0,0007 с при нагревании произошло не за счет изменения размеров груза, а вследствие температурного расширения образца что подтверждает работоспособность способа.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерений деформации ползучести за счет уменьшения влияния изменения размеров груза на результат измерений.

Формула изобретения Способ испытаний образцов материалов на ползучесть, заключающийся в том, что измеряют массу стержневого образца, геометрические размеры и массу груза, подвешивают образец одним концом с возмож- ностыо качания относительно точки подвеса, к другому концу образца присоединяют груз, периодически возбуждают свободные колебания качания системы образец-груз, и измеряют период колебаний системы, с учетом изменений которого, а также массы образца, массы и геометрических размеров груза судят о деформации ползучести образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения ол-ияния изменения размеров груза при облучении или изменении температуры, крепление груза к образцу производят в центре масс груза.