10.04.2019
219.017.07e6

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГО - ПЛАСТИЧНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ ДУГООБРАЗНЫХ ОБРАЗЦОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к исследованию механических свойств материала, в частности к определению технологических параметров процессов (усилий, напряжений, деформаций, перемещений). Технический результат заключается в повышении точности определения механических свойств материала тонкостенных оболочек путем исключения влияния на результаты испытаний сил трения при скольжении деформируемого образца относительно направляющей в пределах продольной части образца. Устройство для определения упруго-пластичных свойств материала при одноосном растяжении круговых дугообразных образцов выполнено в виде составной круговой направляющей, состоящей из двух фрагментов. Фрагменты круговой направляющей оснащены механизмами для прикрепления к ним концов образца и имеют опорные поверхности, лежащие в одной геометрической поверхности, совпадающей по форме с вогнутой поверхностью образца. Фрагменты круговой направляющей имеют возможность относительного поворота вокруг общей оси, совпадающей с осью опорных поверхностей, и оснащены соосными шарнирными хвостовиками, направленными в противоположные стороны и соединенными с захватами испытательной машины. Стык между фрагментами направляющей выполнен в виде уступа с симметрично расположенным по ширине направляющей продольным участком, разделяющим вогнутую поверхность образца в пределах длины уступа поровну между обоими фрагментами. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к исследованию механических свойств материала, в частности к определению технологических параметров процессов (усилий, напряжений, деформаций, перемещений).

Для определения упруго-пластичных свойств материалов наиболее часто используются устройства, основанные на одноосном растяжении стержневых образцов с регистрацией зависимости удлинения образца от приложенной нагрузки. Однако в некоторых областях техники данные устройства использоваться не могут. В частности, механические характеристики широко распространенных тонкостенных криволинейных оболочек, работающих под давлением (трубопроводный транспорт и резервуары в нефтяной, газовой, химической промышленности, в тепловой энергетике и т.п.) зависят не только от исходного качества материала, но и от технологии изготовления оболочек, а также от условий последующей длительной эксплуатации. Под действием этих факторов формируется анизотропия свойств в различных направлениях оболочки. Экспериментальная оценка свойств материала, сформировавшихся под действием указанных факторов, возможна только путем испытания образцов, вырезанных непосредственно из оболочек. Однако из тонкостенных оболочек стержневые образцы с необходимыми размерами получить в большинстве случаев невозможно.

Известны технические решения, позволяющие проводить испытания материала оболочек непосредственным нагружением самих оболочек, обычно путем гидростатического нагружения изнутри. Недостатком непосредственных испытаний оболочек является громоздкость испытательных устройств, особенно при больших габаритах оболочек, а также невозможность достижения при таких испытаниях простейшего вида напряженно-деформированного состояния - одноосного растяжения, используемого в качестве исходного в большинстве методик расчетов прочности.

Известны технические решения, позволяющие проводить испытания на образцах нестандартной, обычно криволинейной формы, вырезанных из оболочек. В частности, известны устройства для исследования свойств материала в цилиндрических трубах испытанием колец, отделенных от оболочки или трубы. К их числу относится устройство для испытания закрепленного в специальных захватах разрывной машины кольца на растяжение [Испытание материалов: Справочник. Под ред. X. Блюменауэра, М., Металлургия, стр.131]. Недостатком этого устройства является возникновение на растягиваемых участка кольца кроме растягивающей также и разгибающей нагрузки, что приводит к формированию сложного напряженно-деформированного состояния с неопределенным соотношением компонент и не дает возможности объективно построить диаграмму деформирования материала.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для испытания колец, отделяемых от трубы, на раздачу с помощью конусной оправки, которая запрессовывается в кольцо до заданной величины его деформации или до разрушения [Испытание материалов: Справочник. Под ред. X. Блюменауэра, М., Металлургия, стр.131]. При помощи этого устройства через усилие запрессовки и осевое перемещение оправки с учетом ее конусности можно определять тангенциальное усилие в кольце и его деформацию. Так как конусная оправка представляет собой жесткую направляющую, при испытаниях обеспечивается сохранение кольцевой формы образца и отсутствие изгибающих напряжений. Вследствие этого напряженно-деформированное состояние в кольце близко к одноосному растяжению, что позволяет строить по результатам испытания диаграмму деформирования материала и определять его упруго-пластические свойства. Однако рассмотренное устройство для испытания колец обладает и рядом недостатков. Точность полученной на таком устройстве диаграммы невысока вследствие того, что невозможно точно учесть силы трения скольжения между кольцом и оправкой. Кроме того, образец в виде кольца достаточно просто вырезать только из оболочек в виде труб, а из оболочек сложной пространственной формы, например из шаровых сегментов, получить образец замкнутой кольцеобразной формы достаточно сложно. Наконец, даже в случае получения кольцеобразных образцов, на них можно определить свойства материала только в наиболее слабом направлении оболочки, а исследовать вариацию свойств анизотропного материала в различных направлениях оболочки невозможно.

Устройство для испытания кольца, отделяемого от трубы, на раздачу с помощью конусной оправки выбрано в качестве прототипа.

Задачей изобретения является разработка устройства для механических испытаний дугообразных образцов, вырезанных из тонкостенных оболочек, обеспечивающих создание в рабочей части образца напряженно-деформированного состояния, в максимальной мере близкого к одноосному растяжению путем не только исключения напряжений изгиба, но и нейтрализации сил трения образца относительно опор.

Техническим результатом данного технического решения является высокая точность испытаний за счет полного исключения в рабочей части образца сил трения и напряжений изгиба, упрощение процесса испытаний и возможность проведения испытаний на обычных разрывных машинах путем разработки нового устройства для определения упруго-пластичных свойств материала при одноосном растяжении дугообразных образцов.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для определения упруго-пластичных свойств материала при одноосном растяжении дугообразных образцов использована составная круговая направляющая, состоящая из двух фрагментов, оснащенных зажимными механизмами для прикрепления к ним концов образца и имеющих опорные поверхности для установки образца, лежащие в общей геометрической поверхности, совпадающей по форме с вогнутой поверхностью образца (цилиндрической или сферической). Согласно изобретению фрагменты круговой направляющей имеют возможность относительного поворота вокруг общей оси, совпадающей с осью опорной поверхности, и оснащены соосными шарнирными хвостовиками, направленными в противоположные стороны и соединенными с захватами испытательной машины. Возможность относительного поворота фрагментов круговой направляющей используется для преобразования поступательного расхождения захватов испытательной машины в круговое расхождение фрагментов, формирующее в образце растягивающие напряжения.

Стык между фрагментами направляющей выполнен в виде уступа с продольным участком, вследствие чего, независимо от степени деформации образца и величины расхождения фрагментов в области стыка, они перекрывают друг друга, что исключает возможность возникновения безопорного промежутка и прогиба образца. Симметрично расположенный по ширине направляющей продольный участок стыка разделяет опорную поверхность образца в пределах длины уступа поровну между обоими фрагментами.

На фиг.1 показан пример конкретного исполнения устройства для определения упруго-пластичных свойств материала при одноосном растяжении дугообразных образцов, на фиг.2 показан один из вариантов формы стыка между фрагментами направляющей, схема распределения опорной поверхности образца в пределах продольного участка стыка между фрагментами, а также схема взаимно вычитаемых сил трения на образце в пределах продольного участка стыка, на фиг.3 - диаграмма деформирования цилиндрических образцов и диаграмма деформирования криволинейных образцов, где:

1 - криволинейный дугообразный образец;

2 и 3 - фрагменты направляющей;

4 - подшипник;

5 - шарнирные хвостовики.

Устройство работает следующим образом. Фрагменты направляющей 2 и 3 соединяются между собой с помощью подшипника качения 4, при этом фрагмент 2 присоединяется к внутреннему кольцу подшипника, а фрагмент 3 - к наружному кольцу подшипника. Перед началом испытаний фрагменты направляющей поворачиваются относительно друг друга таким образом, чтобы круговой зазор в стыке между ними был полностью выбран. Симметрично по ширине направляющей на ее опорные поверхности устанавливается образец 1 и с помощью зажимных механизмов прикрепляется по концам к фрагментам направляющей 2 и 3. С помощью шарнирных хвостовиков 5 устройство присоединяется к захватам испытательной машины. Испытание дугообразного образца производится так же, как испытание обычных стержневых образцов за счет силового поступательного расхождения захватов машины, которое преобразуется в относительное круговое перемещение фрагментов направляющей, сопровождающееся расхождением стыка и растяжением образца. Наличие в стыке продольного участка, даже при большой деформации образца и значительном расхождении стыка, обеспечивает взаимное перекрытие опорных поверхностей фрагментов направляющей, поэтому в стыке не возникает безопорного промежутка, наличие которого могло бы привести к прогибу образца и возникновению изгибающей нагрузки. Таким образом, кривизна дугообразного образца, зафиксированного на жесткой круговой направляющей, остается неизменной, напряжения изгиба в образце отсутствуют, а напряженно-деформированное состояние близко к одноосному растяжению. Шарнирная установка хвостовиков 5 обеспечивает сохранение их соосности при повороте фрагментов направляющей.

В процессе пластического деформирования образец плотно прилегает к направляющей и действует на нее с некоторым равномерно распределенным по опорной поверхности нормальным давлением, что при относительном скольжении образца и фрагментов определяет и равномерное распределение сил трения. Продольный участок стыка располагается симметрично по ширине круговой направляющей и образца, вследствие чего площадь опорной поверхности образца в пределах длины уступа распределяется между фрагментами направляющей равными частями. При деформировании образца фрагменты перемещаются относительно него в противоположные стороны, поэтому в противоположные стороны направлены и силы трения фрагментов относительно образца. Таким образом, в пределах рабочей части образца силы трения между ним и обоими фрагментами направляющей равны по величине, но противоположны по направлению, т.е. взаимно вычитаются, вследствие чего растягивающее усилие на протяжении продольного участка стыка одинаково и равно усилию, приложенному к его концам. Следовательно, напряженно деформированное состояние материала в пределах продольного участка стыка однородно, что позволяет с высокой точностью исследовать зависимость деформации одноосного растяжения от приложенной к образцу нагрузки. Приложенная к образцу нагрузка может определяться с помощью силоизмерительного устройства испытательной машины, так как усилие в образце в пределах продольного участка стыка пропорционально усилию на захватах с учетом передаточного отношения устройства, а потери на трение в подшипнике качения несущественны. Для измерения деформации образца может использоваться любой из известных датчиков деформаций, входящий в комплект испытательной машины, при этом измерение деформаций должно производиться в пределах продольного участка стыка между фрагментами.

Благодаря заявляемой совокупности признаков устройства появляется возможность точного определения механических свойств материала тонкостенных оболочек, зависящих не только от исходного качества материала, но и от технологии изготовления оболочек, а также от условий последующей длительной эксплуатации путем испытания вырезаемых из оболочек криволинейных дугообразных образцов. При этом в образцах создается напряженно-деформированное состояние, в максимальной мере приближенное к одноосному растяжению, изгибающая нагрузка в образце отсутствует, а продольные силы трения при скольжении деформируемого образца относительно жесткой направляющей в пределах рабочей части образца на результаты испытаний не влияют. Для проведения испытаний используется несложное приспособление, устанавливаемое на захваты испытательных разрывных машин обычной конструкции. С использованием предложенной совокупности признаков разработано реальное устройство, которое прошло тестовые испытания при испытании криволинейных дугообразных образцов. Полученные при этом данные полностью идентичны результатам, полученным при испытании обычных стержневых образцов, изготовленных из того же материала.

Устройство для определения упругопластичных свойств материала при одноосном растяжении круговых дугообразных образцов, выполненное в виде составной круговой направляющей, состоящей из двух фрагментов, оснащенных механизмами для прикрепления к ним концов образца и имеющих опорные поверхности, лежащие в одной геометрической поверхности, совпадающей по форме с вогнутой поверхностью образца, отличающееся тем, что фрагменты круговой направляющей имеют возможность относительного поворота вокруг общей оси, совпадающей с осью опорных поверхностей, и оснащены соосными шарнирными хвостовиками, направленными в противоположные стороны и соединенными с захватами испытательной машины, а стык между фрагментами направляющей выполнен в виде уступа с симметрично расположенным по ширине направляющей продольным участком, разделяющим вогнутую поверхность образца в пределах длины уступа поровну между обоими фрагментами.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 66 items.
27.10.2015
№216.013.87e5

Комплект оборудования для проведения испытаний изделия

Изобретение относится к испытательному оборудованию, предназначенному для проведения заводских испытаний большегрузного и габаритного изделия на заключительном этапе его изготовления, и может быть использовано для имитации экстремальных ситуаций, появление которых возможно в процессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566392
Дата охранного документа: 27.10.2015
01.03.2019
№219.016.c9b6

Устройство для формирования установочного импульса

Изобретение относится к области автоматики и импульсной техники и может быть использовано для формирования импульсов. Достигаемый технический результат - формирование установочного импульса гарантированной длительности при подаче на шину питания напряжения с любой длительностью фронта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002296419
Дата охранного документа: 27.03.2007
11.03.2019
№219.016.d645

Взрывозащитная камера

Использование: для обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением до 60 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества. Задача: расширение диапазона применения и обеспечение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002273821
Дата охранного документа: 10.04.2006
11.03.2019
№219.016.d647

Устройство для инициирования

Использование: в пиротехнике, в конструкциях воспламенителей. Сущность изобретения заключается в том, что в корпусе соосно через перегородку установлены инициирующий и воспламенительный заряды, выполненные из пиротехнических составов. Инициирующий заряд выполнен из безгазового пиротехнического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002276319
Дата охранного документа: 10.05.2006
11.03.2019
№219.016.d65a

Кумулятивный заряд

Область применения: кумулятивные боеприпасы. Сущность изобретения: кумулятивный заряд содержит корпус 1, заряд взрывчатого вещества (ВВ) 2, средство инициирования 3, размещенное на оси заряда, и разнотолщинную кумулятивную облицовку 4 в форме раструба с увеличенной толщиной от вершины к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002262060
Дата охранного документа: 10.10.2005
10.04.2019
№219.017.0640

Измерительный преобразователь

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования сигнала в виде частоты импульсов. Согласно изобретению измерительный преобразователь содержит генератор опорной частоты, делитель частоты, дешифратор, первый мультиплексор, селектор, вход которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002416071
Дата охранного документа: 10.04.2011
10.04.2019
№219.017.0819

Устройство управления и связи

Изобретение относится к средствам обработки цифровых данных, области защиты от несанкционированного доступа к информации и может быть использовано для обработки и преобразования информации. Техническим результатом является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002400805
Дата охранного документа: 27.09.2010
10.04.2019
№219.017.081d

Способ определения концентрации бета-радиоактивных газов

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано при проведении технологического контроля или научно-исследовательских работ, связанных с изучением кинетики взаимодействия бета-радиоактивных газов. Технический результат - проведение прямого определения концентрации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002400773
Дата охранного документа: 27.09.2010
19.04.2019
№219.017.2c1e

Устройство для получения последовательности кадров изображения

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах наблюдения быстропротекающих процессов. Устройство для получения последовательности кадров изображения содержит оптически связанные и последовательно соединенные оптоволоконный преобразователь и камеру с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286589
Дата охранного документа: 27.10.2006
19.04.2019
№219.017.2c5b

Пассивный пробоотборник

Изобретение может быть использовано при экологическом мониторинге природных и сточных вод для оценки качества окружающей среды. Пассивный пробоотборник содержит контейнер с открытой верхней частью, крышку с отверстием, съемно соединенную с открытой частью контейнера, и пробоотборный узел....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287144
Дата охранного документа: 10.11.2006
Showing 1-10 of 28 items.
20.01.2013
№216.012.1d7e

Устройство для измерения малых перемещений или деформаций объекта

Устройство содержит источник света, состоящую из столбцов и рядов светочувствительных ячеек прямоугольную ПЗС-матрицу, соединенную с регистрирующей аппаратурой, размещенный между ними плоский затвор, частично перекрывающий световой поток от источника света на ПЗС-матрицу. Граница плоского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473044
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c6

Устройство для определения температурного расширения материала образца

Изобретение относится к области теплофизики и может быть использовано при определении коэффициента термического расширения твердых тел. Заявлено устройство для определения термического расширения твердых тел, содержащее трубку из материала с низким коэффициентом термического расширения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473891
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.07.2013
№216.012.57d2

Устройство для испытания на прочность при сложнонапряженном состоянии тонкостенных трубчатых образцов или отрезков труб

Изобретение относится к испытаниям на прочность при сложнонапряженном деформированном состоянии тонкостенных трубчатых образцов, в том числе отрезков труб постоянного сечения. Устройство состоит из распорного приспособления, устанавливаемого внутри образца по его краю, в состав которого входит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488090
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.02.2014
№216.012.a16f

Способ электроэрозионной обработки прецизионных сферических поверхностей

Изобретение относится к электроэрозионному формообразованию прецизионных сферических поверхностей. Электроэрозионную обработку осуществляют вращающимся электрод-инструментом, подаваемым продольно вдоль оси, пересекающейся с осью вращающейся заготовки в центре сферической поверхности, причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507042
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a348

Установка для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах

Использование: для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах. Сущность заключается в том, что установка для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах содержит звуководы, снабженные акустическими изоляторами, между концами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507515
Дата охранного документа: 20.02.2014
27.03.2014
№216.012.aee4

Устройство для калибровки датчика измерения малых перемещений

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к образцовым средствам измерения, предназначенным для поверки датчиков измерения малых перемещений. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для калибровки датчика измерения малых перемещений, содержащем основание, стойку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510487
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.05.2014
№216.012.c1c2

Установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве

Изобретение относится к механическим и теплофизическим испытаниям и может быть использовано в процессе испытаний токопроводящих материалов. Заявлена установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве, содержащая рабочую вакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515351
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.07.2014
№216.012.de2f

Установка для теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве

Изобретение относится к теплофизическим испытаниям и может быть использовано при испытаниях токопроводящих материалов (ТМ). Заявлена установка для теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве, содержащая дилатометрическую систему, рабочую камеру с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522665
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.12.2014
№216.013.123c

Устройство для испытания на упругопластическое сжатие длинномерных образцов

Изобретение относится к испытаниям на одноосное сжатие при исследовании механических свойств материала. Устройство содержит одну или несколько равномерно распределенных по длине образца однотипных независимых опор, поддерживающих образец в поперечном направлении. Каждая независимая опора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536091
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.18ad

Способ определения статического и динамического коэффициентов внешнего трения

Изобретение относится к области механических испытаний материалов. Для определения статического и динамического коэффициентов внешнего трения используют два образца: базовый и подвижный. Базовый образец выполняют с вогнутой сферической или цилиндрической рабочей поверхностью, имеющей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537745
Дата охранного документа: 10.01.2015

Похожие РИД в системе