Установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором

Установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (! I) (5т)5 G 01 N 31/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4843199/28 (22) 28.06.90 (46) 15.07.92. БюлЛФ26 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) В.В.Покровский и B.Ã.Êàïëóíåíêo (53) 620.178 (088.8) (56) Патент США

N. 4003246, кл. G 01 N 3/32, 1977, Попревский В.B.. Скоренко Ю,С,. Карзов Г.П. Исследование влияния температуры испытаний на закономерности развития усталостных трещин в теплоустойчивых сталях.— Проблемы прочности, 1982, М 2. (54l УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ HA

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ С КОНЦЕНТРАТОРОМ

Р (57) Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.

Цель изобретения — повышение надежности путем предотвращения поломки установки при разрушении образца; Захваты 1 и 2 образца 5 размещены в разъемной печи 3, изготовленной из двух симметричных относительно захватов частей. Во внутренней полости печи имеются регулируемые упоры

6. Образец 5 подвергают нагреву и механическому нагружению до разрушения. При разрушении практически вся энергия расходуется на распространение -трещины и не деформирует узлы установки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1748055

20

40

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может. быть использовано при создании средств испытания крупногабаритных (весом более 100 кг) компактных образцов на статическую и циклическую трещиностойкость s условиях повышенных температур.

Известна установка для испытания материалов на трещиностойкость, содержащая основание, на котором закреплены механизм нагружения, включающий привод, кинематически связанный с захватом для крепления образца, а также системы управления и регистрации параметров испыта ний.

Недостаток описанной установки — отсутствие средств, обеспечивающих испытания крупногабаритных (весом более 100 кг) компактных образцов, в частностй средств, снижающих вероятность разрушения установки от воздействия на нее динамических нагрузок при лавинном окончательном разрушении крупногабаритного компактного образца. Поэтому описанная установка является недостаточно надежной в эксплуатации.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержащая захваты со стержневыми фиксаторами образца, связанное с захватами средство для создания растягивающей нагрузки, печь для нагрева образца и систему регистрации и управления параметрами испытаний.

Однако описанная установка недостаточно надежна. Это обусловлено отсутствием в ней средств, ограничивающих возможность разрушения элементов установки, например печи, при окончательном лавинном распространении трещины вследствие выделения при этом энергии, накопленной в системе машина — образец, что, в частности, выражается в получении фрагментами разрушившегося крупногабаритного (весом более 100 кг) компактного образца большой кинетической энергии.

Цель изобретения — повышение надежности путем предотвращения поломки установки при разрушении образца.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержащей захваты со стержневыми фиксаторами, связанное с захватами средство для создания растягивающей нагрузки, печь для нагрева образца и систему регистрации и управления параметрами испытаний, печь пыполнена разьемной . виде двух симметричных частей с плоскостью разьема, перпендикулярной оси захвата, а в каждой части корпуса печи выполнены отверстия для соединения со стержневыми фиксаторами захватов.

Установка, кроме того. снабжена регулируемыми упорами, предназначенными для фиксации образца в полости печи, В предлагаемой установке обеспечивается нагрев образца в диапазоне температур 293 — 773 К. В процессе испытаний моделируется циклическое и статическое нагружение материала корпуса атомного реактора типа ВВЭР.

Печь в предлагаемой установке выполнена из двух симметричных частей. При этом плоскость симметрии печи является одновременно и плоскостью симметрии образца — совпадает с предполагаемой плоскостью распространения трещины.

Таким образом, обеспечивается уменьшение градиента температуры именно в плоскости предполагаемого роста трещины, Печь выполнена разъемной по плоско сти симметрии с целью исключения ее повреждения движущимися внутри пространства печи половинками разрушившегося образца. Поскольку половинки печи

/ и половинки образца жестко соединейы общей для них нагружающей шпилькой, то в момент окончательного лавинного разрушения образца происходит перемещение половинки (фрагмента) образца и половины печи как единого целого, для чего служат также регулируемые посредством реэьбово- . го соединения упоры. Упоры изготовлены регулируемыми для выбора зазоров между поверхностью образца и упором, если размеры образца отличаются от стандартных, а также для температурной компенсации, исключающей нагружение печи расширяющимся при нагреве образцом.

Разрушение образца происходит при достижении текущим коэффициентом интенсивности напряжений критического значения К«в случае статического нагружения или критического значения Кс в случае циклического нагружения. Поскольку скорость распространения трещины при окончательном разрушении образца составляет в исследуемых сталях сотни метров в секунду при длине распространения трещины 0,1 — 0,2 м, то время разрушения составляет лишь доли секунды, что и определяет лавинный характер окончательного разрушения.

На фиг.1 схематически показана предлагаемая установка; на фиг,2 — печь в момент разрушения образца, 1748055

Установка (фиг,1) для испытания материалов на трещиностойкость содержит основание, на котором закреплен механизм нагружения, включающий привод. обеспечивающий как циклическое, так и статическое нагружен ие (не показаны) и кинематически связанный с захватами 1 и 2.

Установка снабжена разъемной печью 3, которая изготовлена из двух симметричных относительно захватов 1 и 2 частей. Каждая часть печи 3 посредством нагружающих шпилек 4 соединена с соответствующим захватом (1 или 2) и образцом 5. Во внутренней полости печи 3 имеются регулируемые упоры 6.

Описываемая в примере установка предназначена для испытания при нагреве до 573 — 773 К компактных образцов толщиной 150 мм из корпусных теплоустойчивых сталей ферритно-перлитного класса, а также других металлических материалов, Установка снабжена, кроме того, системой регистрации параметров испытаний, включающей набор термопар типа хромель — коппель, закрепленных на образце 5 и соединенных с многоточечным вторичным прибором типа КСП-4, а также системами измерения нагрузки и длины трещины, выполненными в соответствии с РД 50-345-82.

Установка снабжена системами управления. Нагревом образца 5 управляют посредством системы BPT-Ç, а нагружением— системой с установки ЦД 200/400 Пу.

Предлагаемая установка работает следующим образом, Компактный образец 5 толщиной 150 мм размещают в полости печи 3. При этом с помощью регулируемых упоров 6 добиваются совмещения отверстий под шпильки 4 в образце 5 и в печи 3, а также ограничивают перемещение образца 5 в пространстве печи 3. Затем при помощи шпилек 4 части печи

3 и образец 5 соединяют с захватами 1 и 2 машины, после чего к захватам 1 и 2 прикладывают предварительную нагрузку до 50 кН для фиксации образца 5 в требуемом поло6 жении (плоскость симметрии образца 5, соответствующую плоскости распространения трещины, устанавливают перпендикулярно вертикальной оси захва5 тов 1 и 2) и задают зазоры порядка 1,5 — 2,5 мм между упорами 6 и поверхностью образца 5.

В таком положении образец 5 подвергают нагреву до заданной температуры (a ди10 апазоне 293 — 773 К). Добиваются равномерности нагрева образца 5 по всему его объему. Температуру контролируют при помощи термопар, Затем выбирают зазоры между упорами 6 и поверхностями образца

15 5 и подвергают образец 5 нагружению. При этом регистрируют текущие значения нагрузки, температуры, длины трещины, а так>ке числа циклов нагружения в случае циклического нагружения.

20 При разрушении образца 5 энергия, накопленная в нем, практически полностью уходит на распространение трещины и не деформирует узлы установки, в частности, печь (фиг.2).

25 Формула изобретения

1, Установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержащая "" захваты со стержневыми фиксаторами для образца, 30 связанное с захватом средство для создания растягивающей нагрузки, печь для нагрева образца и систему регистрации и управления параметрами испытаний, отличающаяся тем, что, с целью

35 повышения надежности путем предотвращения поломки установки при разрушении образца, печь выполнена разъемной в виде двух симметричных частей с плоскостью разъема, перпендикулярной оси захватов, а

40 в каждой части корпуса печи выполнены отверстия для соединения со стержневыми фи ксаторами захватов. ..: -?

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю45 щ а я с я тем, что она снабжена регулируемыми упорами, предназначенными для фиксации образца в полости печи.

Редактор М, Бандура фиг. Z

Составитель В, Каплуненко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска роизводственно-издательский комбинат "Патент" . У т атент, г. Ужгород; ул.Гагарина, 101

Заказ 2501 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изоб тета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5