Установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором

,;1 р:б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Институт проблем прочности АН УССР(56) Патент СШАМ 4003246, кл. 0 01 й 3/32, 1977,Попревский В.В., Скоренко Ю,С,. Карзов Г.П. Исследование влияния температуры испытаний на закономерности развитияусталостных трещин в теплоустойчивых сталях. - Проблемы прочности, 1982, М 2,1541 УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НАТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ С КОНЦЕНТРАТОРОМ 748055 А 1(57) Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение надежности путем предотвращения поломки установки при разрушении образца; Захваты 1 и 2 образца 5 размещены в разъемной печи 3, изготовленной из двух симметричных относительно захватов частей, Во внутренней полости печи имеются регулируемые упоры 6, Образец 5 подвергают нагреву и механическому нагружению до разрушения, При разрушении практически вся энергия расходуется на распространение. трещины и не деформирует узлы установки. 1 з.п.ф-лы, 210 20 30 40 45 Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может. быть использовано при создании средств испытания крупногабаритных (весом более 100 кг) компактных образцов на статическую и циклическую трещиностойкость в условиях повышенных температур,Известна установка для испытания материалов на трещиностойкость, содержащэя основание, на котором закреплены механизм нагружения, включающий привод, кинематически связанный с захватом для крепления образца, а также системы управления и регистрации параметров испытаний.Недостаток описанной установки - отсутствие средств, обеспечивающих испытания крупногабаритных (весом более 100 кг) компактных образцов, в частностй средств,снижающих вероятность разрушения установки от воздействия на нее динамических нагрузок при лавинном окончательном разрушении крупногабаритного компактного образца, Поэтому описанная установка является недостаточно надежной в эксплуатации.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержащая захваты со стержневыми фиксаторами образца, связанное с захватами средство для создания рэстягивающей нагрузки, печь для нагрева образца и систему регистрации и управления параметрами испытаний.Однако описанная установка недостаточно надежна. Это обусловлено отсутствием о ней средств, ограничивающих возможность разрушения элементов установки, например печи, при окончательном лавинном распространении трещины вследствие выделения при этом энергии, накопленной в системе машина - образец,что, в частности, выражается в получении фрагментами разрушившегося крупногабаритного весом более 100 кг) компактного образца большой кинетической энергии.Цель изобретения - повышение надежности путемпредотвращения поломки установки при разрушении образца.Поставленная цель достигается тем, что в установке для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором,содержащей захваты со стержневыми фиксаторами, связанное с захватами средство для создания растягивающей нагрузки, печь для нагрева образца и систему регистрации и управления параметрами испытаний, печь выполнена разьемной . виде двух симметричных частей с плоскостью разьема, перпендикулярной оси захвата, а в каждой части корпуса печи выполнены отверстия для соединения со стержневыми фиксаторами захватов.Установка, кроме того. снабжена регулируемыми упорами, предназначенными для фиксации образца в полости печи,В предлагаемой установке обеспечивается нагрев образца в диапазоне температур 293 - 773 К. В процессе испытаний моделируется циклическое и статическое нагружение материала корпуса атомного реактора типа ВВЭР.Печь в предлагаемой установке выполнена из двух симметричных частей. При этом плоскость симметрии печи является одновременно и плоскостью симметрии образца - совпадает с предполагаемой плоскостью распространения трещины.Таким образом, обеспечивается уменьшение градиента температуры именно в плоскости предполагаемого роста трещины,Печь выполнена разъемной по плоскости симметрии с целью исключения ее повреждения движущимися внутри пространства печи половинками разрушившегося образца, Поскольку половинки печи/ и половинки образца жестко соединейы общей для них нагружающей шпилькой, то в момент окончательного лавинного разрушения образца происходит перемещение половинки (фрагмента) образца и половины печи как единого целого, для чего служат также регулируемые посредством реэьбового соединения упоры, Упоры изготовлены регулируемыми для выбора зазоров между поверхностью образца и упором, если размеры образца отличаются от стандартных, а также для температурной компенсации, исключающей нагружение печи расширяющимся при нагреве образцом,Разрушение образца происходит при достижении текущим коэффициентом интенсивности напряжений критического значения К 1 С в случае статического нагружения или критического значения Кс в случае циклического нагружения. Поскольку скорость распространения трещины при окончательном разрушении образца составляет в исследуемых сталях сотни метров в секунду при длине распространения трещины 0,1 - 0,2 м, то время разрушения составляет лишь доли секунды, что и определяет лавинный характер окончательного разрушения,На фиг.1 схематически показана предлагаемая установка; на фиг,2 - печь в момент разрушения образца,1748055 Установка (фиг,1) для испытания материалов на трещиностойкость содержит основание, на котором закреплен механизм нагружения, включающий привод, обеспечивающий как циклическое, так и статическое нагружен ие (не показаны) и кинематически связанный с захватами 1 и 2. Установка снабжена разъемной печью 3, которая изготовлена из двух симметричных относительно захватов 1 и 2 частей. Каждая часть печи 3 посредством нагружающих шпилек 4 соединена с соответствующим захватом (1 или 2) и образцом 5. Во внутренней полости печи 3 имеются регулируемые упоры 6.Описываемая в примере установка предназначена для испытания при нагреве до 573 - 773 К компактных образцов толщиной 150 мм из корпусных теплоустойчивых сталей ферритно-перлитного класса, а также других металлических материалов,Установка снабжена, кроме того, системой регистрации параметров испытаний, включающей набор термопар типа хромель - коппель, закрепленных на образце 5 и соединенных с многоточечным вторичным прибором типа КСП, а также системами измерения нагрузки и длины трещины, выполненными в соответствии с РД 50-345-82. Установка снабжена системами управления. Нагревом образца 5 управляют посредством системы ВРТ-З, а нагружением - системой с установки ЦД 200/400 Пу.Предлагаемая установка работает следующим образом,Компактный образец 5 толщиной 150 мм размещают в полости печи 3. При этом с помощью регулируемых упоров 6 добиваются совмещения отверстий под шпильки 4 в образце 5 и в печи 3, а также ограничивают перемещение образца 5 в пространстве печи 3. Затем при помощи шпилек 4 части печи 3 и образец 5 соединяют с захватами 1 и 2 машины, после чего к захватам 1 и 2 прикладывают предварительную нагрузку до 50 кН для фиксации образца 5 в требуемом поло 6жении (плоскость симметрии образца 5, соответствующую плоскости распространения трещины, устанавливаютперпендикулярно вертикальной оси захва 5 тов 1 и 2) и задают зазоры порядка 1,5 - 2,5мм между упорами 6 и поверхностью образца 5,В таком положении образец 5 подвергают нагреву до заданной температуры (в ди 10 апазоне 293 - 773 К), Добиваютсяравномерности нагрева образца 5 по всемуего обьему. Температуру контролируют припомощи термопар, Затем выбирают зазорымежду упорами 6 и поверхностями образца15 5 и подвергают образец 5 нагружению. Приэтом регистрируют" текущие 3 начбния йагрузки, температуры, длины трещины, а такке числа циклов нагружения в случаециклического нагружения.20 При разрушении образца 5 энергия, накопленная в нем, практически полностьюуходит на распространение трещины и недеформирует узлы установки, в частности,печь (фиг.2),25 Формула изобретения1, Установка для испытания на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержащаязахваты состержневыми фиксаторами для образца,30 связанное с захватом средство для создания растягивающей нагрузки, печь для нагрева образца и систему регистрации иуправления параметрами испытаний,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью35 повышения надежности путем предотвращения поломки установки при разрушенииобразца, печь выполнена разъемной в видедвух симметричных частей с плоскостьюразъема, перпендикулярной оси захватов, а40 в каждой части корпуса печи выполнены отверстия для соединения со стержневымификсаторами захватов.2, Установка по п.1, о т л и ч а ю 45 щ а я с я тем, что она снабжена регулируемыми упорами, предназначенными для фиксации образца в полости печи.ректор И, М Редактор М, Бандура ОГ Составитель В, Каплунен Техред М,Моргентализводств нд е но-издательский комбинат "Патент" г. Уатент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 каз 2501 Тираж ВНИИПИ Г ПИ Государственного комитета 113035, Москва, Ж ПроПодписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., 4/5