Устройство для испытания трубчатых образцов при двухкомпонентном нагружении

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 50 4 С О 1 Я 3/10, 3/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙлОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1188573, кл. С 01 Ю 3/10, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРУБ,ЧАТЫХ ОБРАЗЦОВ ПРИ ДВУХКОИПОНЕНТНОМНАГРУЖЕНИИ(57) Изобретение относится к испытательной техчике и может быть использовано для испытания трубчатых образцов конструкционных материалов в условиях плоского напряженного состояния. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностейпутем получения дополнительных видов ЯО 1348705 А 2 пропорционально изменяемого плоского напряженного состояния. Трехкамерный цилиндр 1 имеет шток-поршень 2 с осевым каналом, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 имеют каналы для подачи давления в полость образца 8. Фаэорегулятор 9 соединен с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1. Постоянное давление создается насосом 10, а переменное - гидропульсатором 11. Краны-переключатели 14-18 соединяют линии подачи постоянного давления от гидропневмоаккумулятора 12 и переменного давления от гидропульсатора 11 с камерами гидроцилиндра 1, Двух- позиционный кран 22 перекрывает осевой канал шток-поршня 2. Трубопровод 23, соединяющий фазорегулятор 9 с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1, имеет такую же длину, как трубопровод 25. 2 ил.13487 20 ного давления, н качестве которогоиспользуется гидравлический насос О,и источником переменного давления,в качестве которо о используется гцлропульсатор 11, усзанонлены гидро в 40пневмоаккумулятор 2 и дроссель 3.Краны-переключатели 14-8 соединяютлинии подачи постоянного (статического) цав:еци, от гидропцевмоаккумулятора 12 и линию подачи переменного 45(циклического) давления от гидропуль -сатора 11 с камерами 3,4 и 5 гидроцилиндра 1, Кран 19 предназначен дляотключения фаэорегулятора 9 при отсутствии необходимости регулирования 50сдвига фаз между компонентами осевого э (г.) и кольцевого Ь 0 (Т) нагружеций образца 8. Устройство содержит коллектор 20, а также кран 21,предназначенный для выпуска воздухаиз полости образца 8 цри заполненииее рабочей жидкостью; в выступающейиз трехкамерного гидроцилиндра 1 части шток-поршня 2 установлен днухпоИзобретение относится к испытательной технике, может быть использовано для испытания трубчатых образцовконструкционных материалов в условияхплоского напряженного состояния примонотонном и циклическом нагружениии является усовершенстнонанием известного устройства по авт, св,У 188573. 10Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностейпутем получения дополнительных видонпропорционально изменяемого плоскогонапряженного состояния. 15На фиг. 1 представлена схема устройства для испытания; на фиг. 2зависимости пропорционально изменяющихся напряжений, реализуемых в данном устройстве.Устройство для испытания образцовпри двухкомпоцентцом нагружении содержит трехкамерцый гидроцилиндр 1,шток-поршень 2, поршень которого разделяет камеры 3 и 4 гидроцилиндра 1,а конец размещен в беспоршневой камере 5, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 со сферическими шарнирами,каналами и штуцерами для передачидавления в полость образца 8, причем 30диаметры штуцеров равны диаметру штока шток-поршня 2, выполненного с осевым канало . Фазорегулятор 9 соединенс камерой 5 трехкамерного гидроцилиндра 1. Между истс чцпком пос ояц- З 5 052зиционцый кран 22, перекрывающий осевой канал шток-поршня 2, Фазорегулятор 9 соединен с камерой 5 гидроцилицдра 1 посредством трубопровода 23 с устанонлеццым в нем краномзереключателем 24, имеющим также выход, соединенный с коллектором 20.Грубопронод 25 соединяет фазорегулятор 9 с полостью образца 8 через канал н неподвижном захвате 7. Размеры трубопроводов 23 и 25 выбраны таким образом, чтобы время прохождения импульса давления в цих было равным с учетом установленного в трубопроводе 23 крана-переключателя 24. Для этого необходимо, чтобы длины этих трубопроводов 23 и 25 были равны между собой н конструктивном положении. Поршень шток-поршня 2 имеет диаметр Р, а шток - диаметр Й.Устройство работает следующим образом.Насос 10 создает рабочее давление (статическая составляющая), которое через гидропценоаккумулятор 12, дроссель 13 и краны 14 - 18 подается н трехкамерный гидроцилиндр 1, 11 риэтом осевое усилие растяжения, создаваемое давлением в камере 3, уравновешивается осевым усилием сжатия, создаваемым давлением в камере 4, Давление в камере 5 вызывает только кольцевое растяжение образца 8 вниду того, что наружный диаметр Й штока шток-поршня 2 равен внутреннему диаметру образца 8, при этом осевые усилия, создаваемые в нижней камере 5 и полости образца 8, компенсируют друг друга, Подключецие гидропульсатора 1 приводит к циклическому изменению давления в верхней и нижней камерах 3 и 5, н результате чего возбуждается зцакопеременцая симметрическая осеван циклическая нагрузка на образец 8 и знакопостояцное цикли ческое кольцевое растяжение образца 8, При этом выполняется условие б (С)/6 О(Г.)4-сопяТ, т.е. реализуется двухкомпонецтное непропорциональное циклическое нагружецие. Переключение крана 15 на другую позицию сдвигает фазу изменения осевой нагрузки. Переключение крана 17 ца коллектор 20 в совокупности с краном 15 позволяет получать пропорциональные режимы нагружения. Соединение нижней камеры 5 с гидропневмоаккумулятором 12 путем переключения крана 16 на другую по1348 15 20 зицию позволяет получать статическое кольцевое растяжение образца 8, которое можно комбинировать с перечисленными вариантами нагружения.5При одновременной работе насоса 10 и гидропульсатора 11 дроссель 13 выполняет функции фильтра переменной составляющей давления, а гидропневмоаккумулятор 12 служит для дополнительного сглаживания колебаний данления,При подаче давления от фазорегулятора 9 в полость образца 8, который разобщен двухпозиционным краном22 с нижней камерой 5, последняяпосредством крана-переключателя 24соединена с коллектором 20, При этом,помимо кольцевого растяжения, н образце 8 возбуждается растяжение носевом направлении за счет давления жидкости на торец штуцера в подвижномзахвате б. При условии, что давлениев камерах 3 и 4 трехкамерного гидроцилиндра ) отсутствует, в образце 8 25реализуется напряженное состояние,окогда выполняется соотношениеЙ,=1/2, где О - напряжение осевого растяжения (сжатия); Ь - напряжение кольцевого растяжения, Если, например,0/Й= 301= )3, то подача давления в камеру 3 приводит к дополнительному осевому растяжению образца 8, в результате чегосоотношение между напряжениями станетравным Ь. /(,=3/2. Подача давления в 35камеру 4 (н камере 3 давление отсутствует) позволяет осуществить третий дополнительный вид плоского напряженного состояния, когда/6, ==-1/2, Для реализации пяти других 40видов напряженного состояния кран 22ставят в положение, когда сквознойканал в штоке-поршне 2 открыт, а краном-переключателем 24 камеру 5 разобщают с коллектором 20 и подключают 45к фазорегулятору 9 непосредственно,Для создания пяти базовых режимов,которые на фиг. 2 отмечены сплошнымилучами со, 1,0-),-оэ, необходимо посредством кранов 14-18 обеспечить в 50различных сочетаниях связь рабочихкамер 3; 4 и 5 с напорной точкой гидросхемы на выходе дросселя 13 или сколлектором 20:луч(осевое растяжение) - камера 3 сообщается с напорной точкой,а камеры 4 и 5 - с коллектором 20;луч - с (осевое сжатие) - камера4 сообщается с напорной точкой, а ка 05меры 3 и 5 - с колллектором 20;луч 0 (кольцевое растяжение) камера 5 сообщается с напорной точкой, а камеры 3 и 4 - с коллектором 20;луч 1 (двухосное растяжение) - камеры 3 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 4 - с коллектором 20;луч - 1 (осевое сжатие с кольцевым . растяжением) - камеры 4 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 3 с коллектором 20Следует заметить, что при 1)=й 43 лучуотвечает Д. =б (равное двухУосное растяжение), а лучу - 1 отвечает о, =-о (чистый сдвиг). В дальнейшем для конкретности пояснений принимается указанное соотношение между В и с 1 (хотя обязательным является лишь условие Бй).Для получения трех дополнительных видов пропорционального нагружения необходимо кран 22 поставить в положение "Закрыто (как на фиг, 1), а краном 24 соединить камеру 5 с коллектором 20, отключив при этом камеру 5 от фазорегулятора 9 (как на фиг. ), Сообщая таким образом постоянно полость образца 8 с напорной точкой гидросхемы (посредством кранов 19, 18 и 1 б), а камеру 5 с коллектором 20, можно дополнительно изменять соотнощение между 6 и 6 путем подключения камер 3 и ч либо к напорной точке, либо к коллектору 20:луч )/2 (неравное двухоснос растяжение) - камеры 3 и 4 подключаются к коллектору 20 (соотношение 6 /б отвечает "котельной" формуле);луч 3/ (неравное двухосное растяжение) - камера 3 подключается к напорной точке, а камера 4 - к коллектору 20 (имеет место дополнительное растяжение в осевом направлении поотношению к 6 /. =1/2)луч 1/2 (осевое сжатие с кольцевым растяжением) - камера 4 подключается к напорной точке, а камера 3 - к коллектору 20 (имеет место дополнительное осевое сжатие по отношение к б /0=1/2).6Для возбуждения чисто кольцевого растяжения (луч 0 на фиг. 2) в предлагаемом устройстве целесообразно использовать одновременное подключение к напорной точке (фиг. 1) и камеры 5,5 1348705 еи полости образца 8. Импульсы давле- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цения в этих условиях на нижнем торце лью расширения эксплуатационных возшток-поршня 2 и верхнем торце штуце- можностей, оно снабжено двухпозиционра подвижного захвата 6 оказываются ным краном, установленным в осевом строго синхронизированными по фазе, канале штока-поршня, краном-переклюблагодаря чему обеспечивается высокая чателем, установленным с воэможносточность испытаний в условиях высоко-, тью поочередного соединения беспоршчастотного циклического и периодичес- невой полости гидроцилиндра, в кото- кого ударного растяжения в кольцевом 10 рой размещен конец шток-поршня, с фанаправлении. зорегулятором и атмосферой, трубопроводом, соединяющим фазорегулятор и ф о р м у л а и з о б р е т е н и я канал в подвижном захвате, а длинаэтого трубопровода выбрана равнойУстройство для испытания трубчатых 1 длине трубопровода, соединяющего бесобраэцов при двухкомпонентном нагру- поршневую полость гидроцилиндра с жении по авт. св. У 1188573, о т фазорегулятором. б авитель Б. Грабовед Л.Олийнык Корректор М. Максимишинец С Редактор И. Рыбченко Т82/42 Тираж 775 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РЗака исно комитета СССРи открытийушская наб., д 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,