Устройство для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях на прочность

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК б 12, 3/20 яи 0 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4916208/28 (22) 04.03.91 (46) 07.01.93. Бал. Ь 1 (71) Московский институт теплотехники (72) А.М.Баринов, А.Н.Архипов, П,Б,Пилипенко и БЯ.Муаин (56) Авторское свидетельство СССР Ь 1502980, кл. 6 01 й 3/20, 1988.Авторское свидетельство СССР В 1631448, кл, О 01 й 3/12, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА ПРОЧНОСТЬ (57) Использование: для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях их наж прочность и устойчивость внешним давлением и изгибающим моментом, Сущность изобретения; устройство содержит силовую раму 1, испытательную камеру 2, охватывающую размещенную в ней оболочечную конструкцию 3 с образованием полости 4, На торце оболочечной конструкции 3 закреплен переходник 5. На силовой раме 1 закреплены силовозбудители 6, 7, соединенные посредством тяг 8 и 9 соответотвенно с переходником 5 и испытательной камерой 2. В плоскости изгибающего момента, создаваемого силовозбудителем 6, расположен датчик 10 силы, выполненный в виде П-образной металлической скобы с Ч1786391 двумя лапами 11 и 12 и перемычкой 13. Одна из лап 11 скреплена с силовой рамой 1, другая лапа 12 - с переходником 5, а на перемычке 13 установлены тензодатчики 14. Устройство снабжено контактными электрическими регистраторами 15 перемещений испытательной камеры 2 относительно оболочечной конструкции 3. Регистраторы 15 перемещений размещены в плоскости изгибающего момента между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 в диаметрально противоположных точках, при этом регистраторы 15 перемещений выполнены каждый в виде двух кронштейнов из диэлектрического материала с металлическими клеммами, обращенными друг к другу и соИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам длянагружения оболочечных конструкций при испытаниях на прочность и устойчивость внешним давлением и изгибающим моментом.Наиболее близким техническим решением к изобретению. является устройство для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях их на прочность (авт.св. СССР М 1631448, кл. 8 01 й 3/12, 1988), Оно содержит силовую раму, испытательную камеру, охватывающую размещенную в ней оболочечную конструкцию с образованием полости, переходник, закрепленный на торце оболочечной конструкции, силовозбудители, закрепленные на силовой раме и соединенные посредством тяг с переходни.ком и испытательной камерой, датчики сил ы; расположенные в плоскости изгибающего момента между камерой и оболочечной конструкцией, и источник давления, соединенный с полостью.Недостатком устройства является низкая точность испытаний, вызванная тем, что в процессе нагружения оболочечной конструкции возможна погрешность в определении усилия сопротивления камеры изгибу и поперечному перемещению испытуемой конструкции, так как датчики силы размещены непосредственно в местах контакта камеры и оболочечной конструкции. Кроме того, контактирование или отсутствие контакта испытуемой конструкции и камеры определяют только косвенным путем через усилие их взаимодействия, не контролируя 10 15 20 25 30 единенными последовательно соответственно с источником питания и электролампой (или электрическим звонком). Кронштейны выполнены с возможностью их перемещения в плоскости изгибающего момента и установлены один на оболочечной конструкции 3, а другой на испытательной камере 2 на расстоянии друг от друга, обеспечивающем зазор между клеммами, равный соответственно зазорам между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2 перед нагружением в предполагаемых местах их контакта при разгружении, Полость 4 соединена с источником давления и герметизирована уплотнениями. 4 ил. непосредственно наличие или отсутствие зазора между испытуемой конструкцией и камерой,Целью изобретения является повышение точности путем исключения силового взаимодействия испытательной камеры с оболочечной конструкцией,На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, разрез; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1; на фиг.3-узел И на фиг.1; на фиг.4 - зависимость усилия, фиксируемого датчиком сиды, от поперечной нагрузки,Устройство для нагружения оболочечных конструкций при испытаниях на прочность содержит силовую раму 1, испытательную камеру 2, охватывающую размещенную в ней оболочечную конструкцию 3 с образованием полости 4. На торце оболочечной конструкции 3 закреплен переходник 5, На силовой раме 1 закреплены силовозбудители 6, 7, соединенные посредством тяг 8 и 9 соответственно с переходником 5 и испытательной камерой 2. В плоскости изгибающего момента Ми, создаваемого силовозбудителем 6 расположен датчик силы 10, выполненный в виде П-образной металлической скобы с двумя лапами 11 и 12 и перемычкой 13., Одна из лап 11 скреплена с силовой рамой 1, другая 12 - с переходником 5, а на перемычке 13 установленц тенэодатчики 14. Устройство снабжено контактными электрическими регистраторами 15 перемещений и испытательной камеры 2 относительно оболочечной конструкции 3. Регистраторы 15 перемещений размещены в плоскости иэгибающего момента Ми между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 в диаметрально противоположных точках, при этом регистраторы 15 перемещений выполнены каждый в виде двух кронштейнов 16, 17 и 18, 5 19 из диэлектрического материала с металлическими клеммами 20, 21 и 22, 23, обращенными друг к другу и соединенными последовательно соответственно с источником 24, 25 питания и электролампой 26, 27 10 (или электрическим звонком). Кронштейны 16 и 17 выполнены с возможностью их перемещения в. плоскости изгибающего момента и установлены один на оболочечной конструкции 3, а другой на испытательной 15 камере 2 на расстоянии друг от друга, обес печивающем зазор между клеммами 20, 21и 22, 23, равный соответственно зазорам Л 1, д, между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2 перед нагру жением в предполагаемых местах их контакта при нагружении. Полость 4 соединена с источником давления (на фиг. не показан) и герметизирована уплотнениями 28,Устройство работает следующим абразом, Сначала на силовую раму 1 устанавливают испытательную камеру 2, внутри которой размещают испытуемую оболочечную конструкцию 3. Так как сборка камеры 2 и оболочечной конструкции 3 невозможна 30 без зазоров между ними, то эти зазоры герметизируют, как и места стыка оболочечной конструкции 3 с силовой рамой, уплотнениями 28, Перед установкой на испытуемую оболочечную конструкцию 3 переходника 5 35 замеряют зазоры Л и да (фиг.2, 3) между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2 в предполагаемых местах их контакта при нагружении, а именно в плоскости изгибающего момента. После изме рения этих зазоров устанавливают на торцы испытательной камеры 2 и оболочечной конструкции 3 контактные электрические регистраторы перемещений 15. Их устанавливают в плоскости изгибающего 45 момента между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 в диаметрально противоположных точках, при этом регулировкой положения кронштейнов 16, 17 и 18, 19 обеспечивают зазор между клеммами 20, 21 50 и 22, 23, равный зазору соответственно Ь 1 и Й между оболочечной конструкцией 3 и испытательной камерой 2, т.е. замеренному ранее зазору в предполагаемом месте контакта при нагружении, После этого за крепляют на торце оболочечной конструкции 3 переходник 5 и между ним и силовой рамой 1 устанавливают в плоскости изгибающего момента датчик силы 10, скрепляя одну из его лап 11 с силовой рамой 1, а другую - с переходником 5. Затем устанавливают силовозбудители 6 и 7, соединяют полость 4 с источником давления, клеммы 18, 19 и 20, 21 соединяют последовательно соответственно с источником питания 24, 25 и электролампой 26, 27, а тензодатчики 14 включают в тензоизмерительную систему. После этого подают давление в полость 4 и одновременно на силовозбудитель 6. в результате чего испытуемая оболочечная конструкция 3 подвергается совместному нагружению внешним избыточным давлением Р и изгибающим моментом Ми, создаваемым силой О.Нагружение ведут этапами, обычно по 20 от эксплуатационной нагрузки. При увеличении силы О до значения О 1 (фиг.4) испытуемая оболочечная конструкция изгибается и перемещается в поперечном направлении практически без помех(если не считать сопротивление уплотнение 28, которым можно пренебречь). При этом тензодатчики 14, установленные на перемычке 13, регистрируют рост силы Т, пропорциональной силе О, Если бы испытательная камера 2 не препятствовала поперечному перемещению испытуемой оболочечной конструкции 3, то зависимость Т от О оставалась бы линейной. Однако при определенном усилии О 1(фиг.4) зазор Л 1 (фиг,2) между торцами испытательной камеры 2 и оболочечной конструкции 3 выбирается и в дальнейшем при увеличении силы О испытательная камера 2 оказывает противодействие поперечному перемещению оболочечной конструкции 3, Вследствие этого меняется зависимость силы Т от О, так как меняется характер перемещения переходника 5 и, следовательно, характер деформаций перемычки 13 датчика силы 10. При выборе зазора Л 1 контактируют не только торцы испытатеЛьной камеры 2 и оболочечной конструкции 3, но и клеммы 20 и 21 соответствующего регистратора перемещений 15, Зажигается электролампа 26.При достижении силой О значения Оъ соответствующего этапу 20 от эксплуатационной нагрузки, сила Т достигает значения Т 2 (фиг,4), При свободном поперечном перемещении испытуемой оболочечной конструкции 3 (если бы камера не препятствовала этому перемещению) значение си; лы Т, соответствующее силе О 2 было бы равным Тз, Таким образом, сила сопротивления испытательной камеры 2 поперечному перемещению оболочечной конструкции 3 равна Тз-Тг. Поэтому после достижения силой О значения Ог подают давление насиловозбудитель 7 и с его помощью прикладывают на испытательную камеру 2 дополнительное усилие Оь равное и противоположное по направлению усилию . сопро 1 ивления камеры, т.е. как бы "оттягивают" камеру 2 от оболочечной конструкции 3. При равенстве дополнительного усилия 01 силе сопротивления камеры 2 ликвидируется контакт между камерой 2 и оболочечной конструкцией 3, Следует отметить, что, как и любой процесс, процесс замера усилия сопротивления имеет погрешности. Для компенсирования их служит контактный электрический. регистратор перемещений 15, Как только нарушается контакт между испытательной камерой 2 и оболочечной конструкцией 3 (в результате приложения дополнительного усилия О), что соответствует точке А на фиг,4, электролампа 26 гаснет, При этом образовавшийся в месте контакта зазор между испытательной камерой 2.и оболочечной конструкцией 3 может быть минимальным и меньшим, чем Й. Поэтому при дальнейшем увеличении силы О сверх усилия 02, оболочечная конструкция 3 почти сразу войдет в контакт с испытательной камерой 2, т,е, нагружение будет почти сразу неточным из-за возникших усилий сопротивления камеры 2 (пунктир на фиг,4).Чтобы избежать этого при приложении дополнительного усилия 0 его увеличивают до тех пор, пока не выберут зазор Й и не загорится электролампа 27, т.е. "оттягивают" испытательную камеру 2 от оболочечной конструкции 3 на максимально возможное расстояние, равное Ь 1+Й (фиг.2). После этого увеличивают силу О, при этом испытуемая оболочечная конструкция 3 свободно перемещается до выборки зазора, равного Ь 1 + й, о чем оповещает загорание электролампы 26 (точка Б на фиг.4), Далее поступают, как и на предыдущем этапе. Доводят нагрузку 0 до значения 04, соответствующему 40 от эксплуатационной нагрузки и прикладывают дополнительную силу Т 6-ТБ к испытательной камере 2 посредством силовозбудителя 7 и т.д.Таким образом, в процессе нагруженияне только замеряют усилие сопротивления камеры изгибу и поперечному перемещениюиспытуемой оболочечной конструкции, но и регистрируют наличие или отсутствие реального контакта между камерой и оболочечной конструкцией, Кроме того, устройст во позволяет при испытании обеспечить такое нагружение, при котором оболочечная конструкция работает в условиях, максимально приближенных к реальным (в условиях минимального противодействия испытательной камеры). Все это повышает точность испытания. Формула изобретенияУстройство для нагружения оболочеч 10 ных конструкций при испытаниях на прочность; содержащее силовую раму, соединенный с ней переходник, предназначенный для закрепления на торце оболочеч ной конструкции, испытательная камера,предназначенная для охвата оболочечной конструкции с образованием в ней полости, силовозбудители, закрепленные на силовой раме и соединенные посредством,тяг с тор цем нагнетательной камеры и с переходником так, что направление их действия перпендикулярно оси камеры, датчик силы, расположенный в направлении действия силовозбудителей, и источник давления, сое 25. диненный с полостью испытательной установлен на испытательной камере, а другой предназначен для установки на оболо 45 чечной конструкции с зазором между клеммами, равном зазору между оболочечной конструкцией и испытательной камерой перед нагружением в предполагаемом месте их контакта, а датчик силы выполнен в виде П-образной металлической скобы с двумя лапами и перемычкой, одна из лапкоторой скреплена с силовой рамой, другая- с переходником, а перемычка имеет тензодатчики. камеры, о т л ич а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения силового взаимодействия испытательной камеры с оболочечной конструкцией, 30 оно снабжено контактными электрическимирегистраторами перемещений испытательной камеры относительно оболочечной конструкции, размещенными в направлении действия силовозбудителей между камерой 35 и оболочечной конструкцией в диаметрально противоположных точках, каждый из регистраторов выполнен в виде двух кронштейнов из диэлектрического материала с металлическими клеммами, обращен ными друг к другу и соединенными друг сдругом последовательно через источник питания и электролампу, один из кронштейнов1786391 оставитель А.Бариноехред М,Моргентал Корректор С,Патрушева Редак Заказ 243 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 НТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10