Образец для измерения температурных деформаций

(19) (1 1) В 11 16 51)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ДЕТЕЛ В%1328667, кл,601 В прочности АНИ,Грачева ьство СССР1/18, 1987,итель- ч но для т элект- н сило- м зцов, и Изобретение о ной технике и може бесконтактного из ронными приборам вом и тепловом испытываемых в ге условиях высоких т тносится к измерительт быть использовано для мерения оптико-электи деформаций при силонагружении образцов, рметических камерах в емператур,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯЬПРИ ГКНТ СССР(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕ РАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ (57) Изобретение относится к измер ной технике и может быть использова бесконтактного измерения оптикоронными приборами деформаций при вом и тепловом нагружении абра Известен образ пературнойдеформа цилиндрического ст ми отверстиями в вращения, располож ца цилиндра, оси между собой и пер линдра, а наименьш рез ось цилиндра. измеряют деформа ец для определения темции, выполненный в виде ержня с двумя сквозны- форме гиперболоидов енными у каждого торкоторых параллельны пендикулярный оси цииесечения проходятче-.Метками, по которымцию образца, являются испытываемых в герметических камерах в условиях высоких температур, в вакууме и при повышенных давлениях агрессивных сред. Целью изобретения является расширение класса исследуемых материалов за счет деструктирующих материалов. Образец изготавливают в виде стержня с двумя элементами, снабженными метками базы, имеющими диффузно отражаЮщие поверхности, метки выполнены в виде круглых глухих отверстий, моделирующих абсолютно ерное тело. При деструктировании образца акие метки сохраняют контрастность граиц, что позволяет сохранить точность изерений в условиях высоких температур, 2 ечения сквозных отверстий, разца заключаются в следуюнаименьшие сНедостатки общем:- в результате размягчения, деструкции и разрушения образца при испытаниях деструктирующих материалов, в том числе и в сквозных отверстиях, происходит изменение формы и размера отверстий, что ведет к изменению положения их центров симметрии, определяют базу измерения деформаций, поэтому снижается точность измерения деформаций;- наличие сквозных отверстий в образце приводит к тому, что в процессе деструкции наравне с наружными слоями образца участвуют и его внутренние слои из-за проникновения тепловых потоков через указанные отверстия, Это искажает характер деформи5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 рования образца и снижает точность и достоверность результатов испытаний;- необходимость подсветки образца впроходящем свете, что усложняет конструкцию испытательной установки;- снижение контрастности меток из-заизменения отражающих свойств поверхности деструктирующего при нагреве материала.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому результату является образец для измерениятемпературных деформаций, содержащийстержень с отверстиями, перпендикулярными его оси, в которых установлены параллельно друг другу изготовленные изжаропрочного материала стержневые элементы с метками базы, имеющие диффузноотражающие поверхности, метки расположены на торцовых поверхностях стержневых элементов. В описанном образце набазовом расстоянии выполнены сферические полости с зачерненной внутренней поверхностью, каждая из которых сообщаетсяс соответствующим отверстием, а диаметркаждой полости больше диаметра отверстия. Указанный образец предназначен дляопределения температурных деформацийбетона.Недостаток такого решения состоит втом, что при нагреве образца до высокихтемператур происходит выгорание отдельных компонентов материала образца (бетона) и метка разрушается, Разрушаются нетолько края отверстия, но и внутренние полости за счет интенсивного проникновениятепла внутрь отверстия. Причем посколькузачерненная поверхность выгорает, то изменяется ее отражающая способность, т.е,сферическое отверстие в зачерненной внутренней поверхности уже не обладает свойством абсолютно черного тела, Выполнениесферической полости с диаметром большедиаметра отверстия не гарантирует получения свойств абсолютно черного тела, особенно при отсутствии зачернения, котороевыгорает и разрушается при высоких температурах, когда происходит деструкция материала,При высоких температурах, когда начинается деструкция материала, поверхностьобразца разрушается, изменяется его макроструктура, при этом изменяются и оптические свойства отражения света.Таким образом при деструкции образцапроисходит изменение оптических свойствдвух участков образца, образующих метку,а именно, поверхности образца и отверстияв образце. И поверхность образца и отверстие разрушаются, деструктируют, изменяются их оптической свойства отражения, что приводит как к изменению контрастности изображения метки, так и к изменению формы и размеров метки. Это естественно снижает достоверность результатов измерения при определении ТКЛР деструктирующих конструкционных материалов, Поэтому известный образец не может быть использован при исследовании деструктирующих композиционных материалов.Цель изобретения - расширение класса исследуемых материалов за счет деструктирующих материалов.Цель достигается тем, что, в известном образце для измерения температурных деформаций, содержащем стержень с отверстиями, перпендикулярными его оси, в которых установлены параллел ьно друг другу изготовленные из жаропрочного материала стержневые элементы с метками базы, имеющие диффузно отражающие поверхности, метки расположены на торцовых поверхностях стержневых элементов, согласно изобретению, диффузно отражающими выполнены поверхности по контуру меток, шероховатость этих поверхностей находится вдиапазоне 0,63.0,70 мкм, а меки выполнены в виде круглых глухих отверстий с соотношением диаметра и глубины в диапазоне от 0,10,2,Образец снабжен изготовленными изх аропрочного материала стержневыми элементами пометки базы, которые установлены в отверстиях, причем торцовая наружная поверхность каждого стержневого элемента выполнена диффузно отражающей с шероховатостью поверхности Ра = 0,630,70 мкм, с глухим отверстием, геометрические параметры которого диаметр О и глубина Н определены условием ИН = 0,1,0,2.Благодаря наличию стержневых элементов пометки базы, выполненных из жаропрочного материала, метка практически не разрушается при высоких температурах, а сохраняет свои форму, размеры и оптические свойства, в то время как образец деструктирует, разрушается и изменяет свои оптические свойства отражения света наружная поверхность образца. Благодаря тому, что собственно меткой является отверстие а.ч.тна диффузно отражающем свет торце стержневого элемента обеспечивается сохранение контрастности изображения пометки базы как в начале эксперимента (до 1000 С), так и в условиях осаждения на наружный торец стержневого элемента продуктов деструкции испытываемого материала при его нагреве, так как два смежных участка торца стержневого элемента, образующих метку, а именно, диффузная поверхность и отверстие а.ч.т., практически не изменяют своих свойств оптического отражения и размеров,На фиг.1 приведена конструкция предлагаемого образца для измерения температурных деформаций; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Образец для измерения температурных деформаций выполнен в виде стержня 1 с расположенными у его торцов двумя глухими отверстиями, оси которых параллельны между собой и перпендикулярны продольной оси стержня 1. В отверстиях установлены стержневые элементы 2 пометки базы, изготовленные из жаростойкого материала (алунда). Наружный торец 3 каждого стержневого элемента 2 выполнен диффузно отражающим. При этом шероховатость поверхности 3 составляет Ва = 0,630,70 мкм, В каждом стержневом элементе 2 выполнено глухое отверстие 4, моделирующее абсолютно черное тело, Отношение диаметра О отверстия 4 к его глубине Н выбирают из условия О/Н = 0,1.0,2 (фиг.2). Выполнение этого условия отверстие 4 моделирует а.ч,т.Испытание образца для измерения температурного коэффициента линейного расширения деструктирующего материала осуществляют следующим образом. Образец (фиг,1 и 2) помещают в герметическую испытательную камеру с кварцевым иллюминатором (на фигурах не показаны) и подвергают равномерному нагреву. Через иллюминатор освещается образец и с помощью оптической аппаратуры - микроскопа МГ(на чертеже не показан) наблюдают изображения двух пометок базы измерения тепловых деформаций в виде темных пятен (точек) на светлом фоне, Светлый фон образуется за счет диффузного отражения от торца 3 стержневого элемента 2, а темное пятно - за счет поглощения света отверстием 4, моделирующим абсолютно черное тело. В процессе нагрева происходит размягчение и деструкция образца, однако 5 за счет выполнения пометки базы в видеотверстия а.ч.т, в торце образца, поверхность которого диффузно отражающая, возможно наблюдать метки в виде темных точек на светлом фоне даже при прогибах 10 или короблении деструктирующего образца, поскольку изображение пометки базы сохраняет свою форму и контрастность независимо от взаимного положения осветителя, образца и измерительного прибора 15 (микроскопа). Температуру образца измеряют при помощи термопар (на чертеже не показаны). По результатам изменения тепловых деформаций и температур рассчитывают температурный коэффициент 20 линейного расширения материала.Формула изобретения Образец для измерения температурныхдеформаций, содержащий стержень с отверстиями, перпендикулярными его оси, в 25 которых установлены параллельно друг другу изготовленные из жаропрочного материала стержневые элементы с метками базы, имеющие диффузные отражающие поверхности, метки расположены на торцовых по верхностях стержневых элементов, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов за счет деструктирующих композиционных материалов, диффузно отражающими выполнены 35 поверхности по контуру меток, шероховатость этих поверхностей находится в диапазоне 0,63 - 0,70 мкм, а метки выполнены в виде круглых глухих отверстий с соотношением диаметра и глубины в диапазоне 40 0,10,2.