Способ формирования гидроударной нагрузки

Способ формирования гидроударной нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям объектов (ОИ) на воздействие внешнего гидростатического давления.

Известен способ формирования гидроударной нагрузки, реализуемый при работе устройства для динамических испытаний образцов материалов при объемном сжатии (а.с. СССР №1099233, МПК 3 G01N 3/30, опубл. 23.06.1984, Бюл. №23), включающий размещение ОИ в рабочей камере, создание импульсного давления путем приложения ударной нагрузки к поршню, размещенному в рабочей камере, передачу указанной нагрузки через поршень со штоком, введенным в выполненный в рабочей камере канал для приложения осевой нагрузки к ОИ.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ формирования гидроударной нагрузки, реализуемый при работе стенда для испытания изделий на динамические нагрузки (а.с. СССР №1165911, МПК 4 G01M 7/00, G01N 3/30, опубл. 07.07.1985, Бюл. №25), включающий размещение ОИ на опоре, герметичное закрепление на ОИ камеры в виде трубы, частично заполненной рабочей жидкостью, создание испытательной нагрузки переменным по поверхности ОИ динамическим давлением при помощи груза, падающего на размещенный в камере над рабочей жидкостью поршень, передающий воздействие через упругие штоки на другой поршень, который взаимодействует с рабочей жидкостью.

Общим недостатком указанных способов является, то что все они предполагают помещение испытываемого объекта полностью в рабочую камеру. А так как исследуемые объекты могут иметь большие линейные размеры, то стенды для их исследования должны быть достаточно громоздкими, что технически весьма сложно осуществить из-за ограничения по объему помещений или зданий.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании способа, обеспечивающего возможность исследования процесса разрушения ОИ в виде длинномерных герметичных оболочек от внешнего гидростатического давления.

Технический результат заключается в обеспечении возможности исследования процесса разрушения длинномерных герметичных оболочек от внешнего гидростатического давления на большой глубине и оценки состояния внутренних элементов оболочек.

Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе формирования гидроударной нагрузки, включающем размещение ОИ на опоре, герметичное закрепление на ОИ камеры в виде трубы, заполнение камеры рабочей жидкостью, создание испытательной нагрузки на поверхность ОИ при помощи груза, падающего на плунжер, размещенный в камере над рабочей жидкостью, в отличие от прототипа камеру с рабочей жидкостью устанавливают на ОИ в районе максимального напряжения поверхности ОИ.

Установка камеры с рабочей жидкостью на ОИ в районе максимального напряжения поверхности ОИ позволяет более точно получить картину разрушения, аналогичную той, что происходит при равномерном приложении внешнего давления ко всей поверхности ОИ.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично показан стенд для гидроударного нагружения, на фиг. 2 приведено распределение нагрузки на оболочку при локальном и распределенном по наружной поверхности приложении внешнего давления.

Заявляемый способ осуществляется при помощи приведенного на фиг. 1 стенда следующим образом.

Объект испытаний 1 размещают на опоре (жесткой подставке) 7. По возможности место испытаний ограждают защитными перегородками (экранами) (не показано). Предварительно определяют (экспериментально или расчетным путем) район максимального напряжения (место предполагаемого разрушения) поверхности ОИ 1, затем над этим районом размещают нижнюю часть камеры в виде трубы 2. Трубу 2 на объекте испытаний 1 устанавливают герметично и закрепляют скобообразным приспособлением («охватом») 3. Контакт между камерой 2 и ОИ 1 осуществляют не менее чем на 1/3 периметра ОИ 1. Трубу 2 частично заполняют рабочей жидкостью 4, в частности, рабочей жидкостью большой вязкости. Далее рабочую жидкость 4 предварительно поджимают сверху плунжером 5.

После того как в ОИ 1 установлены все датчики и приборы измерения, то по трубе 2 на плунжер 5 сбрасывают груз 6 (ударная плита). Скорость сброса -V₀ груза 6 (или высоту сброса) определяют предварительно исходя из прочности корпуса объекта испытаний.

Следует отметить, что, как правило, конструкции длинномерных испытываемых оболочек имеют в своей конструкции ребра жесткости - стрингеры, равномерно расположенные по всей длине конструкции. Для подтверждения работоспособности данного способа была проведена расчетная оценка максимальных деформаций и напряжений герметичной оболочки при воздействии факторов глубоководного погружения для двух вариантов: локальное нагружение внешним давлением оболочки и нагружение внешним давлением по всей поверхности оболочки. Деформации и прогибы оболочек при локальном приложении нагрузки между ребрами жесткости примерно на 10% больше, чем при равномерном (см. фиг. 2). С большой достоверностью можно утверждать, что если герметичная оболочка разрушается при какой-то величине равномерно приложенного внешнего гидростатического давления, то аналогичную величину нагрузки (по величине внешнего давления) можно получить от локального приложения внешнего давления в месте предполагаемого разрушения.

Если после первого испытания противоположная от места разлома поверхность ОИ осталась неповрежденной, то можно провести дополнительные испытания с тем же объектом 1, правда для этого потребуется несколько укрепить место разрыва.

Таким образом, обеспечиваются возможность исследования процесса разрушения длинномерных герметичных оболочек от внешнего гидростатического давления на большой глубине и оценка состояния внутренних элементов оболочек по показаниям датчиков и приборов.

Способ формирования гидроударной нагрузки, включающий размещение объекта испытаний (ОИ) на опоре, герметичное закрепление на ОИ камеры в виде трубы, частично заполненной рабочей жидкостью, создание испытательной нагрузки на поверхность ОИ при помощи груза, падающего на плунжер, размещенный в камере над рабочей жидкостью, отличающийся тем, что камеру, заполненную рабочей жидкостью большой вязкости, устанавливают на ОИ в районе максимального напряжения поверхности ОИ, при этом контакт между камерой и объектом испытаний осуществляют не менее чем на 1/3 периметра ОИ.