Способ исследования объемной ползучести материалов

(21) 424 (22) 25.0 (46) 30, (72) Д,И и М,Н. Л (53) 620 (56) Авт У 728035 44 Кукушк етельство СССРН 3/10, 1978,ОБЪЕМНОЙ СЛЕДО РИАЛ е мо быть исполья объемной как в условиях едова риало условиях остояния,так иенного является повышениесоздания в образцеряженного состоянияобразец 9 и трубчат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 54) СПОСОБ ИС ПОЛЗУЧЕСТИ МАТ 57) Изобретен зовано для иссл полэучести мат осевого сжатия сложного напря лью изобретени точности путем однородного на Цилиндрический: вставку 10 размещают между двух мембран 2. При создании сжимающего уси-. лия путем повышения давления в полостях 3 и 5 поперечные деформации образца 9 и мембран 2 будут равны, т.к. материал для мембран 2 выбирают изусловияр,/Ец= ,/Е где.(Им и 11 о коэффициенты поперечной деформации материалов образца 9 и мембран 2, а Ем и Е, - их модули упругости. Материал вставки 10 выбирают из условия равенства его модуля упругости и коэффициента поперечной деформации соответствующим параметрам образца 10, в результате чего они будут деформироваться совместно, и влияние изгибовмембран 2 в местах заделки сказывается только на периферийную частьвставки 1 с и ие влияет иа периферий- Сщ ную часть образца 9, 1 ил.1441242 Изобретение относится к испыта=тельной технике и может быть использовано для исследования объемной ползучести материалов как в условияхосевого сжатия, так и в условияхсложного напряженного состояния.Целью изобретения является повыше ние точности путем создания в образце однородного напряженного состояния,На чертеже представлено устройство, реализующее способ при сложномнапряженном состоянии образца.Устройство содержит замкнутую камеру 1, заполненную жидкостью и разделенную мембранами 2 на изолированные полости 3-5, снабженные соответственно подводящими трубками 6-8.Цилиндрический образец 9 установлен 20между мембранами 2, а,концентричноему установлена трубчатая вставка 10с радиальным отверстием, .Замкнутаякамера 1 размещена в замкнутом сосуде 11, полость 12 которого заполне на жидкостью и соединена с атмосферой трубкой 13.Способ исследования объемной ползучести материалов реализуется сле-.,дующим образом. 30 Полости 3-5 и 2 заполняют жидкостью. Кольцевая полость, образованная образцом 9 и трубчатой вставкой 10, заполняется через радиальное отверстие. Через подводящие трубки 6-8 в полостях 3-5 камеры 1 поднимают давление и создают в образце 9 сложное на пряженное состояние. Реализация различных видов сложного напряженного состояния зависит от комбинации величин, создаваемых в полостях 3-5 давлений. При подаче в полости 3-5 оди иаковых давлений реализуется сложное напряженное состояние типа , =б=б - всестороннее сжатие образца 9. При подаче в полость 4 давления, отличного от равных между собой давлений в полостях 3 и 5, реализуется сложное напряженное состояние типаб, Ф 0=бз - всестороннее сжатие образца 9 с наложением осевой силы. При подаче одинаковых давлений в полости 3 и 5 и55 отсутствии давления между ними реализуется одноосное напряженное состояние типа Й; ФО; бг 0", б=О - осевое сжатие образца 9 (б, б, 6 - напряжения по соответствующим осям, действующим на образец 9).Мембраны 2 выполнены иэ материала с отношением коэффициента поперечной деформациик модулю продольной упругости Е, равным отношению этих характеристик материала исследуемого образца 9, в результате чего при осевом сжатии цилиндрического образца 9 в нем возникают напряжения, под действием которых образец 9 деформируется. Продольная деформация определяется по закону Гука:3 о(1)ьгде Яю - продольная осевая деформация образца 9;бо - напряжение, приложенное кобразцу 9;Ео - модуль продольной упругостиматериала образца 9.Образцы, работающие на растяжение или сжатие, испытывают помимо про-. дольных деформаций и поперечные, которые определяются через коэффициент поперечной деформации Оо(2) где Е - поперечная деформация образца 9.Выразив из равенства (2) ., и подставив вместо Е правую часть выражения (1), получаем(3) Так как осевое сжатие образца 9 осуществляют через мембраны 2, которые под действием давления рабочей жидкости также деформируются, то поперечная деформация мембраны 2 определяется аналогично:(4)мгде Е м - поперечная деформация мембраны 2;ам коэффициент поперечной деформации материала мембраны 2;Ем - модуль продольной упругостиматериала мембраны 2;бм - напряжение, приложенное кмембране 2,Для исключения трения между мембраной 2 и исследуемым образцом 9 при совместном деформировании, поперечные перемещения мембраны 2 и образца 9 должны совпадать, что достц424нагрузках, Эта возможно лишь в случае, когдаЯ, =Е. (9)Подставляя в (9) правые части выражений (7) и (8), получаем= Е, . -Р.(Д;. +Ы,.) (1 О)Напряжения, приложенные к вставке 10, соответственно равны напряжениям, приложенным к образцу 9, таккак .вставка 10 и образец 9 находятся в одинаковых условиях нагружения,следовательно, равенство (9) выполняется приЕе=Ес 1 л аз =Оо (11)Таким образам, при выполненииусловия (11) образец 9 и вставка 10перемещаются совместно, и влияниеизгиба мембраны 2 в месте заделкисказывается только на периферийнуючасть вставки 10, не нагружая периферийную часть образца 9 дополнитель"ными нагружениями.Объемные деформации образца 9 ивставки 10 и камеры 1 измеряют поуровням жидкости в подающих трубках6-8 и 13.Изменение объемов полостей 3-5подсчитывают из соотношения2ДЧ: .Д; --ДЧ, (12)где . - индекс полостей 3-5 и соответствующих им трубок 6-8;й. - внутренний диаметр трубки1-Й алости;ДЧР, - изменение объема жидкостивследствие ее сжатия давлением р;.Одновременно измеряют измененияуровня жидкости Д;) в трубках 3 иподсчитывают изменения объема замкнутой камеры 1 ДЧ,кдав 4 (13)где й - внутренний диаметр капиллярной трубки 9.Объемную ползучесть исследуемогообразца ДЧ при заданных условиях на(гружения вычисляют по разности изменений объемов ЬЧ и ЬЧк с учетомизменения объема втулки ДЧв.ЬЧ= ДЧл, -як. (14) 40 В 1 2 В 1бе - напряжения по соответствую - щим осям, приложенным к 50вставке 10. Так как перенос дополнительныхнагрузок, вызванных изгибом мембран 2вблизи мест заделки на периферийнуючасть вставки 1 О, осуществляется приусловии равенства высот образца 9и вставки 10, то необходимо, чтобыэто равенство сохранилось при любых аСпособ позволяет повысить достоверность исследований эа счет исключения неоднородности напряженного 31442 гается при условии равенства поперечных деформаций Е, и ГЕ пм (5)Подставляя в равенство (5) правые части выражений (3) и (4), с учетом того, что Я =6 =-Р получаем(6) обеспечивает совместную поперечную деформацию образца 9 и мембраны 2, исключая трение между ними и неоднородность напряженного состояния образца (бочкообразную форму). 15Для компенсации изгиба мембран 2 вблизи мест заделки концентричло образцу 9 располагают равную ему по длине трубчатую вставку 10 и осевое сжатие образца 9 и вставки 10 осуще ствляют совместно. В результате напряжения, которые должны быпи возникнуть на периферийной части образца 9 за счет изгиба мембран 2, переносятся на периферийную часть встав ки 10.При подаче комбинации давлений в изолированные полости 3-5 замкнутой камеры 1 образец 9 и вставка 10 деформируются. Осевая деформация образ ца Я, определяется по закону Гукадля трехосного напряженного состоянияГдЕ 6,( 1 Ю 135бю - напряжения по соответствующим осям, приложенные к образцу 9.Осевая деформация вставки 10 Я,в определяется аналогично:в Е в )це( авв)где Е - модуль продольной упругостибе материала вставки 1 О- коэффициент поперечной девформации материала встав.ки 10;Составитель Б. ГрабовРедактор Т. Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор М. Шароши Заказ 6279/45 Тираж 847 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4(5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 14412 состояния образца при сжатии, связанного с бочкообразованием,Формула изобретения5 Способ исследования объемной ползучести материалов, заключающийся в осевом сжатии цилиндрического образца и измерении его объемной. деформа О ции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, сжатие образца осуществляют совместно с равной ему по длине трубчатойвставкой, расположенной концентрично вокруг него, путем воздействия на 1 42 6торцы вставки и образца эластичными мембранами, материал для вставки выбирают из условия равенства его модуля упругости и коэффициента поперечной деформации этим же параметрам образца, а материал для эластичных мембран выбирают из условиям юЕм Егде р и- коэффициенты поперечнойдеформации материаловмембраны и образца;Е. и Е, - модули упругости мате-,риалов мембраны и образца.