Устройство для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях на прочность Советский патент 1993 года по МПК G01N3/12 G01N3/20 

двумя лапами 11 и 12 и перемычкой 13. Одна из лап 11 скреплена с силовой рамой 1, другая лапа 12 - с переходником 5, а на перемычке 13 установлены тензодатчики 14. Устройство снабжено контактными электрическими регистраторами 15 перемещений испытательной камеры 2 относительно оболочечной конструкции 3. Регистраторы 15 перемещений размещены в плоскости изгибающего момента между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 в диаметрально противоположных точках, при этом регистраторы 15 перемещений выполнены каждый в виде двух кронштейнов из диэлектрического материала с металлическими клеммами, обращенными друг к другу и соединенными последовательно соответственно с источником питания и электролампой (или электрическим звонком). Кронштейны выполнены с возможностью их перемещения в плоскости изгибающего момента и установлены один на оболочечной конструкции 3, а другой на испытательной камере 2 на расстоянии друг от друга, обеспечивающем зазор между клеммами, равный соответственно зазорам между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2 перед нагружением в пред- полагаемых местах их контакта при разгружении. Полость 4 соединена с источником давления и герметизирована уплотнениями. 4 ил.

Использование: для нагружения оболо- чечных конструкций при испытаниях их на В прочность и устойчивость внешним давлением и изгибающим моментом. Сущность изобретения: устройство содержит силовую раму 1, испытательную камеру 2, охватывающую размещенную в ней оболочечную конструкцию 3 с образованием полости 4. На торце оболочечной конструкции 3 закреплен переходник 5. На силовой раме 1 закреплены силовозбудители 6, 7, соединенные посредством тяг 8 и 9 соответственно с переходником 5 и испытательной камерой 2. В плоскости изгибающего момента, создаваемого силовозбудителем 6, расположен датчик 10 силы, выполненный в виде П-образной металлической скобы с Aff/ S7 1S СЛ С

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях на прочность и устойчивость внешним давлением и изгибающим моментом/ : . . - . -....

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях их на прочность (авт.св. СССР № 1631448, кл.С 01 N3/12,1988). Оно содержит силовую раму/испытательную камеру, охватывающую размещенную в ней оболочечную конструкцию с образованием полости, переходник, закрепленный на тор- ,це оболочечной конструкции, силовозбуди- тели, закрепленные на силовой раме и соединенные посредством тяг с переходником и испытательной камерой, датчики силы, расположенные в плоскости изгибающего момента между камерой и оболочечной конструкцией, и источник давления, соединенный с полостью.

Недостатком устройства является низкая точность испытаний, вызванная тем, что в процессе нагружения оболочечной конструкции возможна погрешность в определении усилия сопротивления камеры изгибу и поперечному перемещению испытуемой конструкции, так как датчики силы размещены непосредственно в местах контакта камеры и оболочечной конструкции. Кроме того, контактирование или отсутствие контакта испытуемой конструкции и камеры определяют только косвенным путем через усилие их взаимодействия, не контролируя

непосредственно наличие или отсутствие зазора между испытуемой конструкцией и камерой.

Целью изобретения является повышение точности путем исключения силового взаимодействия испытательной камеры с оболочечной конструкцией.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, разрез; на фиг.2 -узел

f на фиг. 1; на фиг.З - узел 11 на фиг. 1; на фиг,4 - зависимость усилия, фиксируемого датчиком силы, от поперечной нагрузки.

Устройство для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях на прочность содержит силовую раму 1, испытательную камеру 2, охватывающую размещенную в ней оболочечную конструкцию 3 с образованием полости 4. На торце оболочечной конструкции 3 закреплен переходник 5, На силовой раме 1 закреплены силовозбудители 6, 7, соединенные посредством тяг 8 и 9 соответственно с переходником 5 и испытательной камерой 2. В плоскости изгибающего момента Ми, создаваемого силовозбудителем б расположен датчик силы 10, выполненный в виде П-об- разной металлической скобы с двумя лапами 11 и 12 и перемычкой 13., Одна из лап 11 скреплена с силовой рамой 1, другая 12 - с

переходником 5, а на перемычке 13 установлены тензодатчики 14. Устройство снабжено контактными электрическими регистраторами 15 перемещений и испытательной камеры 2 относительно оболочечной конструкции 3. Регистраторы 15 перемещений размещены в плоскости изгибающего момента Ми между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 в диаметрально противоположных точках, при этом регистраторы 15 перемещений выполнены каждый в виде двух кронштейнов 16,17 и 18, 19 из диэлектрического материала с металлическими клеммами 20, 21 и 22, 23, обращенными друг к другу и соединенными последовательно соответственно с источником 24, 25 питания и электролампой 26, 27 (или электрическим звонком). Кронштейны 16 и 17 выполнены с возможностью их перемещения в плоскости изгибающего момента и установлены один на оболочечной конструкции 3, а другой на испытательной камере 2 на расстоянии друг от друга, обеспечивающем зазор между клеммами 20, 21 и 22, 23, равный соответственно зазорам Ai , А2, между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2 перед нагру- жением в предполагаемых местах их контакта при нагружении. Полость 4 соединена с источником давления (на фиг. не показан) и герметизирована уплотнениями 28.

Устройство работает следующим образом. Сначала на силовую раму 1 устанавливают испытательную камеру 2, внутри которой размещают испытуемую оболочеч- ную конструкцию 3. Так как сборка камеры 2 и оболочечной конструкции 3 невозможна без зазоров между ними, то эти зазоры герметизируют, как и места стыка оболочечной конструкции 3 с силовой рамой, уплотнениями 28. Перед установкой на испытуемую оболочечную конструкцию 3 переходника 5 замеряют зазоры Ai и Аг (фиг.2, 3) между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2 в предполагаемых местах их контакта при нагружении, а именно в плоскости изгибающего момента. После измерения этих зазоров устанавливают на торцы испытательной камеры 2 и обо/точечной конструкции 3 контактные электрические регистраторы перемещений 15. Их устанавливают в плоскости изгибающего момента между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 в диаметрально противоположных точках, при этом регулировкой положения кронштейнов 16, 17 и 18, 19 обеспечивают зазор между клеммами 20,21 и 22, 23, равный зазору соответственно Ai и Да между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2, т.е. замеренному ранее зазору в предполагаемом месте контакта при нагружении. После этого закрепляют на торце оболочечной конструкции 3 переходник 5 и между ним и силовой рамой 1 устанавливают в плоскости изгибающего момента датчик силы 10. скрепляя

одну из его лап 11 с силовой рамой 1, а другую - с переходником 5. Затем устанавливают силовозбудители 6 и 7, соединяют полость 4 с источником давления, клеммы

18, 19 и 20, 21 соединяют последовательно соответственно с источником питания 24,25 и электролампой 26, 27, а тензодатчики 14 включают в тензоизмерительную систему. После этого подают давление в полость 4 и

одновременно на сйловозбудитель 6. в результате чего испытуемая обо/точечная конструкция 3 подвергается совместному нагружению внешним избыточным давлением Р и изгибающим моментом Ми, создаваемым силой Q.

Нагружение ведут этапами, обычно по 20% от эксплуатационной нагрузки. При увеличении силы Q до значения Qi (фиг.4) испытуемая оболочечная конструкция изгибается и перемещается в поперечном направлении практически без помех (если не считать сопротивление уплотнение 28, которым можно пренебречь). При этом тензодатчики 14, установленные на перемычке 13,

регистрируют рост силы Т, пропорциональной силе Q. Если бы испытательная камера 2 не препятствовала поперечному перемещению испытуемой оболочечной конструкции 3, то зависимость Т от Q оставалась бы

линейной. Однако при определенном усилии Qi (фиг.4) зазор Ai (фиг.2) между торцами испытательной камеры 2 и оболочечной конструкции 3 выбирается и в дальнейшем при увеличении силы Q испытательная камера 2 оказывает противодействие поперечному перемещению оболо чечной конструкции 3. Вследствие этого меняется зависимость силы Т от Q, так как меняется характер перемещения переходника 5 и,

следовательно, характер деформаций перемычки 13 датчика силы 10. При выборе зазора AI контактируют не только торцы испытательной камеры 2 и оболочечной конструкции 3, но и клеммы 20 и 21 соответствующего регистратора перемещений 15. Зажигается электролампа 26.

При достижении силой Q значения Qz, соответствующего этапу 20% от эксплуатационной нагрузки, сила Т достигает значения Т2 (фиг.4). При свободном поперечном перемещении испытуемой оболочечной конструкции 3 (если бы камера не препятствовала этому перемещению) значение силы Т, соответствующее силе Qa было бы

равным Тз. Таким образом, сила сопротивления испытательной камеры 2 поперечному перемещению оболочечной конструкции 3 равна Тз-Т2. Поэтому после достижения силой Q значения Q2 подают давление на

силовозбудитель 7 и с его помощью прикладывают на испытательную камеру 2 дополнительное усилие QI, равное и противоположное по направлению усилию сопротивления камеры, т.е. как бы оттягивают камеру 2 от оболочечной конструкции 3. При равенстве дополнительного усилия СИ силе сопротивления камеры 2 ликвидируется контакт между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3. Следует отметить, что, как и любой процесс, процесс замера усилия сопротивления имеет погрешности. Для компенсирования их служит контактный электрический регистратор перемещений 15, Как только нарушается контакт между испытательной камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 (в результате приложения дополнительного усилия QI), что соответствует точке А на фиг.4, электролампа 26 гаснет. При этом образовавшийся в месте контакта зазор между испытательной камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 может быть минимальным и меньшим, чем А. Поэтому при дальнейшем увеличении силы Q сверх усилия Qa, оболочечная конструкция 3 почти сразу войдет в контакт с испытательной камерой 2, т.е. нагружение будет почти сразу неточным из-за возникших усилий сопротивления камеры 2 (пунктир на фиг.4). Чтобы избежать этого при приложении дополнительного усилия Qi его увеличивают до тех пор, пока не выберут зазор Да и не загорится электролампа 27, т.е. оттягивают испытательную камеру 2 от оболочечной конструкции 3 на максимально возможное расстояние, равное Ai +Av (фиг.2). После этого увеличивают силу Q, при этом испытуемая оболочечная конструкция 3 свободно перемещается до выборки зазора, равного Ai + Az, о чем оповещает загорание электролампы 26 (точка Б на фиг.4). Далее поступают, как и на предыдущем этапе. Доводят нагрузку QI до значения СЦ, соответствующему 40% от эксплуатационной нагрузки и прикладывают дополнительную силу Te-Ts к испытательной камере 2 посредством силовозбудителя 7 и т.д.

Таким образом, в процессе нагружёния не только замеряют усилие сопротивления камеры изгибу и поперечному перемещению испытуемой оболочечной конструкции, но и регистрируют наличие или отсутствие реального контакта между камерой и оболочечной конструкцией. Кроме того, устройство позволяет при испытании обеспечить такое нагружение, при котором оболочечная конструкция работает в условиях, максимально приближенных к реальным (в усло- виях минимального противодействия испытательной камеры). Все это повышает точность испытания.

Формула изобретения

Устройство для нагружения оболочеч- ных конструкций при испытаниях на прочность, содержащее силовую раму, соединенный с ней переходник, предназначенный для закрепления на торце оболочечной конструкции, испытательная камера, предназначенная для охвата оболочечной конструкции с образованием в ней полости, силовозбудители, закрепленные на силовой раме и соединенные посредством.тяг с торцем нагнетательной камеры и с переходником так, что направление их действия

перпендикулярно оси камеры, датчик силы, расположенный в направлении действия си- ловозбудителей, и источник давления, соединенный с полостью испытательной камеры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения силового взаимодействия испытательной камеры с оболочечной конструкцией,

оно снабжено контактными электрическими регистраторами перемещений испытательной камеры относительно оболочечной конструкции, размещенными в направлении действия силовозбудителей между камерой

и оболочечной конструкцией в диаметрально противоположных точках, каждый из регистраторов выполнен в виде двух кронштейнов из диэлектрического материала с металлическими клеммами, обращенными друг к другу и соединенными друг с другом последовательно через источник питания и электролампу, один из кронштейнов установлен на испытательной камере, а другой предназначен для установки на оболочечной конструкции с зазором между клеммами, равном зазору между оболочечной конструкцией и испытательной камерой перёд нагружением в предполагаемом месте их контакта, а датчик силы выполнен в

виде П-образной металлической скобы с двумя лапами и перемычкой, одна из лап которой скреплена с силовой рамой, другая - с переходником, а перемычка имеет тен- зодатчики.