Способ испытания цилиндрических оболочек на устойчивость при осевом сжатии и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1744570 51)5 6 01 К 3/О ИЕ ИЗОБ Т И ПИСА АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ 2 об испытания оболри осевом сжатии, к оболочке приклад ую нагрузку, зоть до потери устой очек сно- ыватем ивоИзвестен спо на устойчивость п ванный на том, чт ют испытатель увеличивают ее вп сти,способа ивность, испытан роводить вания вз вля- бусизвестного ая информат о в процессе возможным волнообразо Недостатком ется недостаточ ловленная тем, ч представляется чение характера зу- риГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1021981, кл, О 01 К 3/08, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 947671, кл, 6 01 М 7/00, 1980.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК НА УСТОЙЧИВОСТЬПРИ ОСЕВОМ СЖАТИИ И СТЕНДДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: при испытаниях на ус тойчивость при осевом сжатии цилиндрических или конических оболочек. Сущностьизобретения; от источника 11 давления помагистралям 10 и 15 через открытые отсечные клапаны 12 и 16 (сбрасывающий клапан Изобретение относится к испытаниям и может быть использовано при испытаниях на устойчивость при осевом сжатии цилиндрических или конических оболочек. 17 закрыт) в рабочие полости 8 и 13 основного 4 и дополнительного 6 гидравлических нагружателей подается рабочее тело, создающее в основном нагружателе 4 основное сжимающее усилие, а в дополнительном нагружателе - дополнительное растягивающее усилие. Основное и дополнительное усилия равны между собой по величине и превышают верхнюю расчетную критическую нагрузку потери устойчивости, Затем изменяют дополнительную нагрузку и фиксируют разницу между нагрузками ЛР и деформацию оболочки. При испытании сначала уменьшают дополнительную нагрузку до нарушения пропорциональности между ЛР и деформацией, затем увеличивают дополнительную нагрузку до момента прекоащения приращения деформации, а зэтеь; снова ее увеличивают, 2 с.п. ф-лы, 2 ил. тическои области,а также построение зависимости Р=Р (е) для закритической области деформирования.Известно устройство для испытания моделей цилиндрических оболочек на осевое сжатие, содержащее две параллельные тарели и устанавливаемые .при испытании между тарелями и торцами испытываемой оболочки опорные элементы, размещенные равномерно по окружности, при этом опорные элементы выполнены в виде призм. установленных в радиальных пазах, которые выполнены в тарелях, и закрепляемых на торцах модели оболочки подушек с гнездами, взаимодействующими с остриями соответствующих призм.Недостатком известного устройства являюгся ограниченные его функциональныевозмоности, не позволяющие обеспечитьтребуемую информативность при испытаниях, так как невозможно обеспечи ь изучение волнообразования в закритическойобласти и построение зависимости Р=Р (е),Известен способ испытания конструкций, принятый за прототип, основанный натом, что к конструкции прикладывают основную нагрузку и одновременно с ней прикладывают дополнительную нагрузку,равнуа по величине основной нагрузке инаправленную противоположно и соосноей, а затемдополнительную нагрузкуумень: акг ступенями изменяя основную нагрузку,Лзвестньй стенд, принятый за прототип, содержит основание, нагрузочную систему со сбрасывателем нагрузки, при этом 20стенд снабжен нагрузочной траверсой исбрасывателем для создания нагрузки, а нагрузочная система выполнена в виде рычагас грузом, причем сбрасыватель нагрузки соединен с рычагом и нагрузочной траверсой. 25Способ и стенд обладают недостатком,заключающимся в недостаточной информативности, так как в момент потери устойчивости торцы оболочки практически мгновенноперемещаются в осевом направлении и невозможно проследить процесс волнообразования в закритической области.Цель изобретения - расширение информативности путем обеспечения плавногонагружения, 35Это достигается тем, что в предлагаемом способе основное и дополнительноеусилия прикладывают величиной большейверхней расчетной критической нагрузкипотери устойчивости оболочки, изменение 40дополнительной нагрузки осуществляют пу-,тем ее уменьшения до момента нарушенияпропорциональности между ЛР и деформацией, дальнейшего увеличения дополнительной нагрузки до момента прекращения 45приращения деформации и последующегоее уменьшения. В предлагаемом стенде для испытанияцилиндрических оболочек на устойчивость 50 при осевом сжатии механизм создания дополнительной нагрузки выполнен в виде установленных между рамой и плитой соосно основным дополнительных гидравлических нагружателей по числу основных, связан ных с источником давления дополнительными трубопроводами со сбрасывающим клапаном, и клапанов отсечки, размещенных в основном и дополнительных трубопроводах,На фиг, 1 изображена зависимость сближения торцов оболочки е от величины осевой сжимающей нагрузки Р в оболочке; на фиг, 2 - стенд, общий вид,Способ осуществляется следующим образом. Существо способа испытания поясним на примере проведения испытаний с помощью стенда, изображенного на фиг. 2,Стенд для испытания оболочек на устойчивость при осевом сжатии содержит основание 1 для закрепления на нем одного торца испытуемой цилиндрической оболочки 2, плиту 3, закрепленную на втором торце оболочки, основной гидравлический нагружатель (силовозбудитель) 4, размещенный между основанием и плитой, при этом силовозбудитель 4 шарнирно скрепляют с основанием, а его шток 5 - с плитой 3.Дополнительный гидравлический нагружатель (силовозбудитель) 6 (количество дополнительных силовозбудителей равно количеству основных силовозбудителей) устанавливают соосно с основным силовозбудителем, шарнирно скрепляют его с основанием, а шток его 7 шарнирно скрепляют с плитой 3 со стороны, противоположной узлу крепления штока 5 основного силовозбудителя 4.Рабочая полость 8 силовозбудителя, образованная над его поршнем 9, жестко скрепленным со штоком 5, магистралью 10, сообщена с источником 11 давления. В магистрали 10 установлен отсечный клапан 12,Рабочая полость 13 дополнительного силовозбудителя, образованная под его поршнем 14, жестко скрепленным со штоком 7, дополнительной магистралью 15 сообщена с источником 11 давления, В магистрали 15 установлен отсечный клапан 16, а между отсечным клапаном и рабочей полостью 13 дополнительной силовозбудителя - сбрасывающий клапан 17, В силовозбудителях 4 и 6 выполнены дренажные отверстия соответственно 18 и 19.Стенд, работает следующим образом, От источника 11 давления по магистралям 10 и 15 через открытые отсечные клапаны 12 и 16 (сбрасывающий клапан 17 в этот момент закрыт) в рабочие полости 8 и 13 основного 4 и дополнительного 6 силовозбудителей одновременно под давлением подается рабочее тело, создающее в них одновременно равные и противоположно - соосно направленные основную нагрузку Т и дополнительную нагрузку Тдоп Основной силовозбудитель 4 создает основное усилие То, а дополнительный силовозбудитель 6 - дополнительное усилие Тдл.Начальное значение То и равной ей Тдп, нагрузок устанавливают с таким расчетом, чтобы То Ркр, где Ркр - верхняя расчетная критическая нагрузка для оболочки,Испытания проводят в следующей последовательности. В начальный моментоболочка находится в ненагруженном состоянии, так какТо=Тдоп.Затем плавно стравливают рабочее тело из рабочей полости 13 дополнительногосиловозбудителя 6 путем открывания клапана 17 при закрытом клапане 16,В основном силовозбудителе 4 одновременно с этим поддерживают давление, аследовательно и нагрузку постоянной и равной То, 15Давление в силовозбудителях 4 и 6 можно замерять с помощью манометров (датчиков давлений) 20 и 21 соответственно,Усилия в силовозбудителях непосредственно могут замеряться с помощью датчиков 20силы 22 и 23,Перемещение верхнего торца оболочки(т,е. взаимное сближение торцев "е") замеряется с помощью датчиков 24 перемещений, закрепленных на штанге 25, в свою 25очередь жестко закрепленной на основании,Кроме того, в процессе испытаний замеряютт деформацию оболочки с помощью тензорезисторов, наклееных на оболочку, 30Величины давлений в силовозбудителях 4 и 6 и переме.цений, замеряемые спомощью датчиков 24 давления и перемещения, преобоазуются в электрические сигналы, 35В процессе испытания производятсравнение сигналов; сигнала, пропорционального разнице давлений усилий в силовозбудителях 4 и 6 - обозначим сигнал 4 р,сигнала, пропорционального, перемещению торца оболочки, обозначим сигнале.Сравнение сигналов осуществляется спомощью блока измерений (на чертеже непоказан).45При деформации оболочки в пределахпрямой ОА сигнал р и сигнал (е пропорциональны, что фиксируется с помощью блокаизмерений.Уменьшение усилия в дополнительном 50силовозбудителе 6 происходит за счетстравливания рабочего тела из его рабочей .полости 13 через открытый сбрасывающийклапан 17.Поддержание усилия в основном силовозбудителе 4 на постоянном уровне осуществляется за счет подкачки в его рабочуюполость 8 дополнительного рабочего тела,при этом происходит осевое сжатие штоков 7 и 5 силовозбудителей (и соответственно связанных с ними поршней 14 и 9), что обеспечивает свободное деформирование оболочки, а скорость деформирования регулируется величиной проходного сечения клапана 17. В момент достижения точки А на кривой фиг, 1 (т,е. достижение верхней экспериментальной критической нагрузки Ркр) нарушается пропорциональность между сигналами р и е.После этого проходное сечение сбрасывающего клапана 17 уменьшают до тех пор, пока дополнительное усилие в нем Тдоп. не начнет увеличиваться, но так как клапан 17 открыт, то деформирование оболочки продолжается, а из рабочей полости 13 силовозбудителя 6 рабочее тело продолжает стравливаться через клапан 17. В силовозбудителе 4 поддерживается усилие на постоянном уровне за счет подачи в его рабочую полость 8 дополнительного рабочего тела.Процесс деформирования оболочки можно остановить в любом требуемом месте путем перекрытия проходного сечения клапана 17 и клапанов 12, 16, что необходимо, например, для замера параметров волнообразования нд поверхности оболочки.На участке деформирования АВ происходит увеличение усилия в дополнительном силовозбудителе 6,Стенд исключает в закритической области мгновенное деформирование оболочки (т,е, исключает мгновенный переход из точки А на кривую ВС). Достигается это тем, что в закритической области происходит увеличение дополнительного усилия и следовательно происходит уменьшение усилия в оболочке, Усилие в оболочке определяется из соотношенияР=То-Тдоп.Наличия рабочего тела в рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя препятствует мгновенному деформированию оболочки.Усилие Троп. в дополнительном силовозбудителе увеличивают до тех пор, пока продолжается деформирование оболочки. В стенде это обеспечивается тем, что при давлении рабочего тела в рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя, при котором обеспечивается величина Троп, при которой усилие в оболочке достигаетсянРкр, деформированию оболочки препятствует рабочее тело, находящееся в рабочей полости 13 дополнительного силовозбудителя 6. После этого начинают снова уменьшать усилие в дополнительном силовозбудителег;, для чего увеличивают проходнО 8 сечение ;лапа 1-;а; ,Формула изобр 8 т 8 ния 1, 1.".пособ исг 1 ытания цилинДрических Ооолоч 8 к на ус 1 ойчивость при ОсеВОм сжаим, пО ко 1,ч 1 ОИ к Одному торцу ОбОлОчки прикладывают равные по величине и протиВоположные по направлению основную сжимающую и дополнительную растягивающу 1 а нагрузки, изменяат. дополнительную нарузку и фиксируют разницу ЬР между нагрузками и деформацию оболочки, по которым судят об устойчивости оболочки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения информативности путем обес,.,и:, плавого нагружения основное и дополни Г 8 льно 8 усилия прикладывают В 8- личиной, большей верхней расчетной критической нагрузки потери устойчивости оболочки, изменение дополнительной на-рузки осу 1 цествля 1 от путем ее уменьшения до момента нарушения пропорциональности между ЬР и деформацией, дальнейш 81 о увеличения дополнительной нагрузки до момента прекращения приращения деформации и последующего ее уменьшения,2. Стенд для испытания цилиндрических оболочек на устойчивость при осевом5 сжатии, содержащий раму с основанием длязакрепления одного торца испытуемой оболочки, плиту, предназначенную для закрепления ее на другом торце испытуемойоболочки, размещенные между основанием10 и плитой гидравлические нагружатели, связанные с ними трубопроводами источникдавления и механизм создания дополнительной нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения информативности15 путем обеспечения плавного нагружения,механизм создания дополнительной нагрузки выполнен в виде установленныхмежду рамой и плитой соосно основным дополнительных гидравлических нагружателей20 по числу основных, связанных с источникомдавления дополнительными трубопроводамисо сбрасывающим клапаном, и клапанов отсечки, размещенных в основном и дополнительном трубопроводах,