Устройство для испытания трубчатых образцов на прочность

(9) (1 47 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ К АВТОРСК ый инстиССР4. УБАНИЯ ТОСТЬиспытат ельсть. про ния,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СМ 416591, кл, 6 01 й 3/10, 1971Авторское свидетельство СМг 1211634, кл. О 01 М 3/10, 198 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТЧАТЫХ ОБРАЗЦОВ НА ПРОЧН(57) Изобретение относится кной технике, к испытаниям на Изобретение относится к технике испытания материалов, а именно к испытаниям образцов в условиях сложного напряженно- ГО СОСТОЯНИЯ.Известна установка для испытания образцов на осевую нагрузку в условиях гидростатического давления, содержащая рабочую камеру, размещенные в ней два коаксиально расположенных плунжера, установленных с возможностью осевого перемещения и предназначенных для взаимодействия с образцом, и средство осевого нагружения плунжеров. Установка обладает широкими технологическими возможностями и позволяет создавать высокие давления в самой камере испытательной установки. Однако данная установка не позволяет построить полную поверхностьпластичности ер= 1( /0; ),где ер - деформация разрушения,М - показатель напряженного состоя(5)5 6 01 й 3/10)1)Цель изобретения - повышение надежности и очности воспроизведения режимов нагружения. В рабочей камере 1 выполнены полости 4 и 5. В верхней полости 4 размещен плунжер 3, а в нижней 5 - кольцевой поршень 2. Полости сообщаются между собой по трубопроводу через запорный вентиль 7. С помощью насоса 8 среда поступает в полости 4 и 5, плунжер 3 движется вниз. Полости 4 и 5 сообщены посредством вентиля 7 и .давление в них будет одинаково. Уменьшаем давление в полости 4, и получаем различные комбинации давлений в полостях 4 и 5, Ври этом получаем разные рабочие давления. 1 3. п. ф-лы, 1 ил.,и 0- параметр Надаи-Лоде, определяющий вид напряженного состояния.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для испытания трубчатых образцов на прочность, которое содержит полый корпус в виде толстостенной камеры высокого давления для размещения образца. В корпусе установлены кольцевой поршень с каналом и плунжер. Подплунжерная полость соединена с подпоршневой полостью через канал, выполненный в кольцевом поршне. Болт с уплотнительной прокладкой перекрывает и открывает канал. В зависимости от величины перепада давления в. подплунжерной и подпоршневой полостях в образце создается двухосное смешанное и трехосное напряженное состояние. Главные нормальные напряжения можно изменять в широких пределах, варьируя параметры образца и используя сменные пары поршень - плунжер.Таким образом, устройство позволяетпроводить испытания при двухосных и трехосных напряженных состояниях с различными соотношениями главных нормальныхнапряжений в широком диапазоне скоростей деформаций,Однако конструкция данного устройства имеет ряд существенных недостатков.Особый интерес представляет реализацияиспытаний при закрытом канале, выполненном в кольцевом поршне. При этом давление в подпоршневой полости меньшедавления в подплунжерной полости и тогдакакдый элемент материала образца находится в условиях трехосного напряженного 15состоя н ия.Такая схема нагружения дает возможность построить полную поверхность пластичности ер = (Р гф)Однако реализация трехосного напряженного состояния в образце при закрытомканале сопряжена с определенными трудностями, Из описания. работы устройстванеясно, как предполагается создавать разность давлений в подплун ерноЙ и подпоршневой полостях. Давление вподплунжерной полости устройства создается при движении плунжера вниз под действием средств осевого нагружения,Методика проведения испытаний образцовматериалов предполагает испытание в условиях высоких давлений, величина которыхопределяется прочностными характеристиками материала, Поэтому удобно строитьпрограмму испытаний следующим образом,Сначала создаются равные по величинедавления в подплунжерной и подпоршневой полостях, а потом уменьшают давлениев какой-либо из полостей, создавая программное осевое нагружение образца,Можно предположить, что давление в подпоршневой полости устройства создается спомощью дополнительного источника высокого давления, что усложняет конструкциюустройства и создает дополнительные трудности с передачей рабочей жидкости высокого давления (т,к, при этом высокие требования предъявляются к надежности гидроаппаратуры, качеству и т,д,). Нельзя назвать удачным решение соединения подплунжерной полости с подпоршневой черезканал, который перекрывает и открывает болт с уплотнительной прокладкой, Во-первых, это усложняет эксплуатацию устройства (т,к. неудобно реализовать на практике), И поскольку испытания проводим в условиях высокого гидростатического давления вызывает сомнение надежность уплотнения болта при перекрытии,Целью изобретенияявляется повышение надежности и точности воспроизведения режимов нагружения установки.Устройство для испытания трубчатых образцов на прочность содержит цилиндрическую камеру давления, установленные в ней соосно поршень и плунжер с образованием соответствующих полостей, сообщенных каналом через запорный элемент, размещенные в корпусе камеры и поршне элементы для закрепления торцовых частей образца с возможностью сообщения полости образца с подплунжерной полостью, трубопроводы слива и заполнения полостей камеры давления рабочей жидкостью и установленные в них запорные элементы, оно снабжено установленной в полости камеры давления перегородкой, по обе стороны которой размещены противоположно поршень и плунжер и на которой размещен элемент закрепления торцовой части образца в корпусе камеры, а запорные элементы в трубопрводах слива и заполнения выполнены в виде регулирующих вентилей и канал, сообщающий полости камеры давления, размещен вне камеры и подсое-. динен к трубопроводам слива и заполнения. Раздельное выполнение полостей в рабочей камере позволяет упростить средство осевого нагружения плунжера и кольцевого поршня и повысить надежность его работы. Сообщение полостей через запорный вентиль обеспечивает их герметичное разделение, позволяет упростить эксплуатацию устройства и повысить надежность его работы.Таким образом,под действием средства осевого нагружения плунжер устройства движется вниз, сжимая рабочую жидкость до рабочего давления Р 1. Поскольку верхняя и нижняя полости сообщаются между собой по трубопроводу через открытый запорный вентиль, то давление рабочей жидкости в полостях одинаковы - Р 1, При этом рабочая камера устройства остается неподвижной, так как площадь поперечного сечения плунжера больше кольцевой площади поперечного сечения кольцевого поршня ,г Р к 02,12)--- -. С помощью специаль 4 4ных замков фиксируют плунжер в крайнем нижнем положении, жестко присоединяя его к рабочей камере, После этого запооный вентиль закрывают, герметично разьединяя верхнюю и нижнюю полости, Кольцевой поршень, связанный механической связью с образцом, неподвижен.Таким образом, уменьшая давление рабочей жидкости в верхней полости рабочей35 40 45 50 камеры по заданной программе, получают различные комбинации разности давленийв полостях. Одновременно осуществляют.осевое нагружение образца (растяжение) по заданной программе испытаний с помощью известного средства осевого нагружения,Таким образом, предлагаемое устройство имеет широкие технологические возможности, Конструкция изобретения достаточно проста и одновременно обеспечивает высокую надежность эксплуатации в условиях высоких и сверхвысоких давлений, Это подтверждается тем, что, во-первых, верхняя и нижняя полости в рабочей камере сообщаются по трубопроводу через запорный вентиль, который достаточно герметично разделяет полости рабочей камеры.При этом по сравнению с прототипом упрощается эксплуатация устройства, повышается культура испытаний. Во-вторых, предлагаемое размещение плунжера и кольцевого поршня в верхней и нижней полостях упрощает выполнение средства осеваго нагружения (т.к. в прототипе нужно было иметь в наличии как средство осевого нагружения плунжера, так и средство осевого нэгружения кольцевого поршня), в качестве которого может быть использована гидравлическая машина. Эта также повышает надежность работы устройства. Упрощаетсяетадика проведения испытаний,На чертеже показано устройство для испытания трубчатых образцов на прочность,общий вид.Устройство для испытания трубчатых образцов на прочность содержит цилиндрическую камеру давления 1, установленные в ней соосно поршень 2 и плунжеа 3 с образованием соответствующих полостей 4,5, сообщенных каналом б через запорный элемент 7. размещенные в корпусе камеры 1 и поршне 2 элементы для закрепления торцовых частей образца 8 с возмакностью сообщения полости образца 8 с подплунжернай полостью 5, трубопроводы слива и заполнения полостей 4, 5 камеры давления 1 рабочей жидкостью и установленные в них запорные элементы 9, 10, 11, снабжено установленной в полости камеры давления 1 перегородкой 12, по обе стороны которой размещены противоположно поршень 2 и плунжер 3 и на которой размещен элемент 13 закрепления торцовой части образца 8 в корпусе камеры 1, а запорные элементы 9, 10, 11 в трубопроводах слива и заполнения выполнены в виде регулирующих вентилей,Устройство работает следующим образом,Схема нагружения наружное давление- внутреннее давление - осевая сила. С па 51015 мощью насоса 14 подают рабочую жидкость из сливного бака 15 по трубопроводу через открытые вентили 7,11 в полости 4.5 рабочей камеры 1. После достижения определенного давления Р вентиль 11 закрывают и насос 14 отключают. Под действием средства осевого нагружения (не показано, это может быть гидравлический пресс) плунжер 3 движется вниз, сжимая рабочую жидкость до рабочего давления Р 1. Поскольку полости 4,5 сообщаются между собой через канал б по трубопроводу через открытый вентиль 7, то давление рабочей жидкости в них будет одинаковое - Р 1.С помощью специальных замков 16 фиксируют плунжер 3 в крайнем нижнем положении, жестко присоединяя его к рабочей камере 1. После этого запорный вентиль 7 закрывают и разьединяют полости 4,5. Уменьшают давление рабочей жидкости с помощью вентиля 9 в полости 4 устройства (т,е. внутреннее давление в полости образца 8) по заданной программе и получают различные комбинации разности наружного и внутреннего давления в полостях 4, 5, Одновременно с помощью средства осевого нагружения осуществляют осевое нагружение образца 8, При этом при движении кольцевого поршня 2 происходит деформация образца 8 (растяжение) по заданной программе. По окончании программы испытаний рабочая жидкость сбрасывается через открытые вентили 9, 10 в сливной бак 15. Цикл работы устройства возобновляется, О величине наружного и внутреннего давления рабочей жидкости судят по показаниям манометров 17, 18. Кольцевой поршень 2 и плунжерЗ уплотняются с помощью специальных уплотнительных узлов 19, 20. Трубчатый образец 8 также уплотняется уплотнительным узлом 21. Создавая разные по величине давления Р в полостях 4, 5. рабочей камеры 1, можно получить разные рабочие давления Р 1.Кроме того, при закрытом вентиле 7 можно проводить испытания при двухосных смешанных напряженных состояниях, Таким образом, устройство позволяет проводить испытания при двухосных и трехосных напряженных состояниях с различными соотношениями главных нормальных напряжений и в широком диапазоне скоростей деформаций.Изобретение позволяет повысить надежность работы устройства, упрощается эксплуатация устройства и повышается культура испытаний,Формула изобретен ия 1. Устройство для испытания трубчатых образцов на прочность, содержащее цилин1758479 Составитель А.ЛаптевТехред М,Моргентал Корректор едактор М ки тров аказ 2992 Тираж По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская набисное ткрытиям при ГКН 4/5 Производственно-издательский комбинат 31 атент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 дрическую камеру давления, установленные в ней соосно поршень и плунжер с образованием соответствующих полостей, сообщенных каналом через запорный элемент, размещенные в корпусе камеры и поршне элементы для закрепления торцовых частей образца с возможностью сообщения полости образца с подплунжерной полостью, трубопроводы слива и заполнения полостей камеры давления рабочей жидкостью и установленные в них запорные элементы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности воспроизведения режимов нагружения, оно снабжено установленной в полости камеры давления перегородкой, по обе стороны которой размещены противоположно поршень и плунжер, и на которой размещен 5 один из элементов для закрепления торцовой части образца в корпусе камеры, а запорные элементы в трубопроводах слива и заполнения выполнены в виде регулирующих вентилей,10 2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что канал, сообщающий полости давления, размещен вне камеры и подсоединен к трубопроводам слива и заполнения.15