Устройство для испытания образцов на прочность в труднодоступных условиях Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к испытаниям конструкционных материалов на механические свойства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для испытания на прочность, принятое за прототип, содержащее пространственную раму, выполненную в виде двух скрещенных под прямым углом коромысел, жестко связанных в центре перпендикулярным им центральным стержнем и скрещенных под прямым углом двуплечих рычагов, предназначенных для шарнирного приложения нагрузки вдоль оси центрального стержня.

Одноименные концы параллельных между собой коромысла и рычага связаны посредством захватов и ограничителей.

Недостатком этого устройства является ограниченная область применения вследствие невозможности обеспечения передачи нагрузки на образцы как сразу после начала испытаний, так и после выдержки заданное время.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения передачи нагрузки на образцы как сразу после начала испытаний, так и после выдержки заданное время.

ы

09 СЛ

Для этого ограничители установлены между захватами и соответствующими этим захватам концами рычагов и коромысел, а устройство снабжено жестко закрепленными параллельно оси захватов стержнями, сечение которых выбрано из условия их последовательного разрушения через заданные промежутки времени.

На фиг,1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - схема креп- лений образцов; на фиг.З - пример обработки результатов испытания.

Устройство содержит пространственную раму, состоящую из центрального стержня 1 и двух коромысел 2, двуплечие рычаги 3 и 4. стержни 5, образцы (например, шесть штук) 6-11, ограничители 12 и перемычки 13.

Коромысла 2, скрещенные под прямым углом, жестко связаны в центре перпендикулярным центральным стержнем 1. Двуплечие рычаги 3 и 4 скрещены также под прямым углом и совместно с коромыслами 2 расположены в параллельных плоскостях, перпендикулярных центральному стержню 1.. . .../.

Концы двуплечёго рычага 3, в центре которого шарнирно закреплен груз Р, связаны с соответствующим коромыслом 2, расположённым в плоскости, проходящей через ось стержня 1, посредством захватов блоков В и D. Каждый из этих блоков включает стержень 5, сечение которого выбрано из условия разрушения через заданный промежуток времени, и параллельно соединенную с ним систему, последовательно расположенных образцов 6-11, ограничителей 12 и пео.емычек 13.

Концы двуплечего рычага 3;, центр которого шарнирно закреплен на основании, связаны с соответствующим коромыслом 2, расположенным в плоскости, также проходящей через ось центрального стержня 1, посредством блоков захватов А и С. Блок С также, как блоки В и D, включает стержень 5 и параллельно расположенную с ним систему последовательно соединенных образцов 6-11, ограничителей 12 и перемычек 13, а блок А -только систему образцов, ограничителей и перемычек.

Каждый стержень 5 в блоках В, С, D без зазора закреплен на коромысле 2 и соответствующем конце двуплечего рычага 3 или 4.

Каждая из систем, входящая в блоки А, В, С, D, содержит ограничители 12, последовательно без зазора соединенные между собой перемычками 13. Крайние концы перемычек с зазором А установлены на концах рычагов 2 и соответствующих коромыслах 3 или 4.

Образцы 6-11 имеют различные р або чие сечения, подобранные так, чтобы их пределы прочности располагались между наименьшим и наибольшим предельными

напряжениями, создаваемыми в образцах Оё OY 0а og OIQ «7ii. Образцы каж- дой пары 6-7; 8-9; 10-11, выполненные заодно (из одной заготовки или неподвижно соединенные сварочным швом), посредством центрального отверстия без зазора закреплены на штыре а ограничителя 12 и посредством выступов на концах с зазором А установлены в отверстиях перемычки 13, Один из, внешних концов образца системы А; В, С, D (на фиг.1 образца 6) без зазора установлен на концах двуплечего рычага 2 и коромысла 3. Второй внешний конец крайнего образца (на фиг.2 образца 11) - с зазором 2А установлен на концах.двуплечего

рычага 2 и коромысла 4.

Устройство работает следующим образом.

Груз Р, приложенный к двуплечему рычагу 4, воздействует на блоки В и D, через

них на коромысло 2, центральный стержень 1 и далее на блоки А и С, установленные на концах двуплечего рычага 3, закрепленного на основании. .

В момент погружения к каждому блоку

прикладывается нагрузка Р/2. При этом в блоке А при влиянии мгновенного воздействия среды, например облучения (накопленное воздействие среды пока отсутствует), разрушаются образцы, напряжения в которых превысили предел прочности (на фиг.1 показан разрушенным образец 6 блока А). Силовая цепь этого блока при этом не разрушается, так как нагрузка на месте разрушенного образца воспринимается

ограничителем 12 при выбранном зазоре с двуплечим рычагом 3.

Одновременно, т.е. в момент нагруже- ния устройства, нагружаются стержни 5 блоков В, С, D. В момент разрушения стержня 5 блока В, сечение которого выбрано из условия разрушения через период Ат (фиг.З), происходит нагружение образцов этого блока. На фиг.1 показаны разрушенными вследствие воздействия среды,

например облучения за период А г, образцы 6, 7, 8.

В блоке С стержень 5 разрушается через период 2 А г. В этот момент происходит нагружение образцов этого блока. На фиг,1

показаны разрушенными вследствие воздействия среды за период 2 А г образцы б, 7, 8,9.

И блоке D, в котором сечение стержня 5 выбрано из условия разрушения его через

период 3 Д г, стержень 5 показан не разрушенным, т.е. зафиксировано положение в момент, когда время разрушения стержня 5 этого блока еще не наступило (2 Ат А т). На фиг.1 образцы этого блока показаны ненаг- ружейными.

Пример. При испытании листового материала ОХ16М15МЗБ толщиной 0,25 мм при температуре 650°С и грузе 18 кг назначены параметры образцов, приведенные в таблице.

Интервал долговечности эталонных образцов назначен Л т 600 ч (25 суток).

В блоке А {в момент нагружения устройства) разрушен образец 6. Следовательно, предел прочности при мгновенном воздей1 ствии среды равен среднему напряжению смежных разрушенного и неразрушенного образцов:

Оо 0,5(06 + 07)0,5(270+240)255 МПа (25,5 кг/мм2).

В блоке В через 600 ч после начала испытания при разрушенных образцах б, 7, 8:

а&оо 0,6( ав + 09Н.5(210+180)195 МПа (19,5 кг/мм2).

В блоке С через 1200 ч при разрушенных образцах 6. 7, 8, 9:

#1200 0.5(09 H-oio )0,5(180+150)165 МПа (16,5 кг/мм2).-

В блоке D через 1800 ч при разрушенных образцах 6, 7, 8, 9, 10:

ffi800 O.5taio + ai .50 50+120) 135 МПа (13,5 кг/мм2).

На основании полученных данных строят график зависимости предела прочности

0

5

0

5

0

5

от времени воздействия среды, например облучения (фиг.2).

Предлагаемое устройство в отличие от базового позволяет определять предел прочности материалов, предназначенных для изготовления конструкций, эксплуатируемых длительное время в труднодоступных условиях, например в активной зоне ядерного реактора как сразу после начала испытаний, так и после выдержки заданное время.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для испытания образцов на прочность в труднодоступных условиях, содержащее пространственную раму, выполненную в виде двух скрещенных под прямым углом коромысел, жестко связанных в центре перпендикулярным им центральным стержнем, и скрещен под прямым углом двуплечих рычагов, предназначенных для шарнирного приложения нагрузки вдоль оси стержня, а каждый одноименный конец параллельных между со,бой коромысла и рычага связаны посредством захватош для образцов и ограничителей, отличающееся тем, что, с целью расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения передачи нагрузки на образцы как сразу после начале испытаний, так и после выдержки заданное время, ограничители установлен юежд.у захватами и соответствующими этим захватам концами рычагов и коромысел, а устройство снабжено жестко закрепленными параллельно оси захватов стержнями, сечение которых выбрано изуслов.ия их последовательного раз-, рушения через заданные промежутки времени.

б

260

Использование: испытания конструкционных материалов на механические свойства. Цель: расширение функциональных возможностей устройства. Сущность изобретения: устройство содержит пространственную раму, выполненную в виде двух скрещенных под прямым углом коромысел, жестко связанных в центре перпендикулярным им центральным стержнем, и скрещенных под прямым углом двуплечих рычагов, предназначенных для шарнирного приложения нагрузки вдоль оси центрального стержня. Концы параллельных между собой коромысла и рычага связаны посредством захватов и ограничителей, которые установлены между захватами и соответствующими этим захватам концами рычагов и коромысел. Устройство также снабжено жестко закрепленными параллельно оси захватов стержнями, сечение которых выбрано из условия их последовательного разрушения через заданные промежутки времени. Положительный эффект: устройство позволяет производить испытания образцов на прочность как сразу после начала испытаний, так и после выдержки заданное время. 1 табл. 3 ил.

200

V

600 Фиг,3

1200

№0 Дг