Устройство для испытания трубчатых образцов при двухкомпонентном нагружении

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания трубчатых образцов конструкционных материалов в условиях плоского напряженного состояния . Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем получения дополнительных видов пропорционально изменяемого плоского напряженного состояния. Трехкамерный цилиндр 1 имеет шток-поршень 2 с осевым каналом, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 имеют каналы для подачи давления в полость образца 8. Фазорегулятор 9 соединен с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1. Постоянное давление создается насосом 10, а переменное - гидропульсатором 11. Краны-переключатели 14-18 соединяют линии подачи постоянного, давления от гидропневмоаккумулятора 12 и переменного давления от гидропульсатора 11 с камерами гидроцилиндра 1. Двухпозиционный кран 22 перекрывает осевой канал шток-поршня 2. Трубопровод 23, соединяющий фазорегулятор 9 с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1, имеет такую же длину, как трубопровод 25. 2 ил. с сл го гг 00 4 00 сл и N) rs

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 С О1 Я 3/10, 3/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1188573 (21) 4017798/25-28 (22) 10.02.86 (46) 30. 10. 87, Бюл. У 40 (71) Ленинградский политехнический институт им, И.И. Калинина (72) В.А. Шерстнев (53) 620.172:178.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1188573, кл. G 01 N 3/10, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРУБ,ЧАТЫХ ОБРАЗЦОВ ПРИ ДВУХКОИПОНЕНТНОМ

НАГРУЖЕНИИ (57) Изобретение относится к испытательной техчике и может быть использовано для испытания трубчатых образцов конструкционных материалов в условиях плоского напряженного состояния. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем получения дополнительных видов

„„SU„„1348705 A 2 пропорционально изменяемого плоского напряженного состояния. Трехкамерный

I цилиндр 1 имеет шток-поршень 2 с осевым каналом, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 имеют каналы для подачи давления в полость образца 8. Фаэорегулятор 9 соединен с нижней камерой 5 гидроцилиндра 1. Постоянное давление создается насосом 10, а переменное — гидропульсатором 11 Краны-переключатели 14-18 соединяют линии подачи постоянного давления от гидропневмоаккумулятора 12 и переменного давления от гидропульсатора

l1 с камерами гидроцилиндра 1. Двухпозиционный кран 22 перекрывает осевой канал шток-поршня 2. Трубопровод

23, соединяющий фазорегулятор 9 с нижней камерой 5 гидроцилиндра l, имеет такую же длину, как трубопровод 25. 2 ил.

13487

20 ного давления, в качестве которого используется гидравлический насос !О, и источником переменного давления, в качестве которого используется гидропульсатор !1, усзановлены гидро в 40 пневмоаккумулятор !2 и дроссель !3.

Краны-переключатели 14 — 18 соединяют линии подачи постоянного (статического) цавлени . от гидропневмоаккумулятора 12 и линию подачи переменного (циклического) дав IEния от гидропуль— сатора 11 с камерами 3,4 и 5 гидроцилиндра 1. Кран !9 предназначен для отключения фаэорегулятора 9 при от— сутствии необходимости регулирования 50 сдвига фаз между компонентами осевого 6 (t) и кольцевого (э0 (t) нагру— жений образца 8. Устройство содержит коллектор 20, а также кран 21, предназначенный для выпуска воздуха из полости образца 8 при заполнении ее рабочей жидкостью; в выступающей из трехкамерного гидроцилиндра 1 части шток-поршня 2 установлен двухпоИзобретение QTHocHI к испытательной технике, может быть использовано для испытания трубчатых образцов конструкционных материалов в условиях плоского напряженного состояния при монотонном и циклическом нагружении и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.

Р 1!88573. 10

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем получения дополнительных видов пропорционально изменяемого плоского напряженного состояния. 15

На фиг. 1 представлена схема устройства для испытания; на фиг. 2 зависимости пропорционально изменяющихся напряжений, реализуемых в данном устройстве.

Устройство для испытания образцов при двухкомпонентном нагружении содержит трехкамерн и гидроцилиндр 1, шток-поршень 2, поршень которого разделяет камеры 3 и 4 гидроцилиндра 1, а конец размещеH в беспоршневой камере 5, подвижный и неподвижный захваты 6 и 7 со сферическими шарнирами, каналами и штуцерами для передачи давления в полость образца 8, причем ÇP диаметры штуцеров р,инны диаметру штока шток-поршня 2, выполненного с осевым канало.. Фазорегулятор 9 соединен с камерой 5 трехкамерного гидроцилиндра 1. Между истс чнпком по I оян- 35

2 зиционный кран 22, перекрывающий осевой канал шток-поршня 2. Фазорегулятор 9 соединен с камерой 5 гидроцилиндра посредством трубопровода 23 с установленным в нем краном7ереключателем 24, имеющим также выход, соединенный с кол7ектором 20.

Грубопровод 25 соединяет фазорегулягор 9 с полостью образца 8 через канал в неподвижном захвате 7. Размеры трубопроводов 23 и 25 выбраны таким образом, чтобы время прохождения импульса давления в них было равным с учетом установленного в трубопроводе 23 крана-переключателя 24. Для этого необходимо, чтобы длины этих трубопроводов 23 и 25 были равны между собой в конструктивном положении.

Поршень шток-поршня 2 имеет диаметр Р, а шток — диаметр d.

Устройство работает следующим образом.

Насос !0 создает рабочее давление (статическая составляюшая), которое через гидропнев.оаккумулятор !2, дроссель 13 и краны 14-18 подается в трехкамерный гидрс цилиндр 1. При этом осевое усилие растяжения, создаваемое давлением в камере 3, уравновешивается осевым усилием сжатия, создаваемым давлением в камере 4, Давление в камере 5 вызывает только кольцевое растяжение образца 8 ввиду того, что наружный диаметр Й штока шток-поршня 2 равен внутреннему диаметру образца 8, при этом осевые усилия, создаваемые в нижней камере 5 и полости образца 8, компенсируют друг друга. Подключение гидропульса— тора !! приводит к циклическому изменению давления в верхней и нижней камерах 3 и 5, в результате чего воз— буждается знакопеременная симметрическая осевая циклическая нагрузка на образец 8 и знакопостоянное цикли ческое кольцевое растяжение образца

8, При этом !Iыпо:гняется условие (3 (г)/6 (ь)4-const т.е. реализуется двухкомпонентное непропорциональное циклическое нагружение. Переключение крана 15 на другую позицию сдвигает фазу изменения осевой нагрузки. Переключение крана 17 »а коллектор 20 в совокупности с краном 15 позволяет получать пропорциональные режимы нагружения. Соединение нижней камеры 5 с гидропневмоаккумулятором 12 путем переключения крана 16 на другую по13487

20

25 зицию позволяет получать статическое кольцевое растяжение образца 8, которое можно комбинировать с перечисленными вариантами нагружения.

При одновременной работе насоса

10 и гидропульсатора 11 дроссель 13 выполняет функции фильтра переменной составляющей давления, а гидро««евмоаккумулятор 12 служит для дополнительного сглаживания колебаний данления.

При подаче давления от фазорегулятора 9 в полость образца 8, кото— рый разобщен двухпозиционным краном

22 с »ижней камерой 5, последняя посредством крана-переключателя 24 соединена с коллектором 20. При этом, помимо кольцевого растяжения, н образце 8 возбуждается растяжение н

4 осевом напранле»ии за счет давления жидкости на торец штуцера в подвигном захвате 6. При условии, что давление в камерах 3 и 4 трехкамерного гидроцилиндра ) отсутствует, в образце 8 реализуется напряженное состоя"ие, о когда выполняется соотношение

Й, F)

=I/2, где 0 — напряжение осевого растяжения (сжатия); (— напряжение кольцевого растяжения, Если, например,D/d= 30

= ) 3, то подача давления в камеру 3 пр»водит кдопол»ительному осевому растяжению образца 8, в результате чего соотношение между напряжениями станет равным Ь. /(,=3/2. Подача давления в 35 камеру 4 (н камере 3 давление отсутствует) позволяет осуществить третий дополнительный вид плоского »апряженного состояния, когда i 7 /60

=-1/2. Для реализации пяти других 40 видов напряженного состояния кран 22 ставят в положение, когда сквозной канал в штоке-поршне 2 открыт, а краном-переключателем 24 камеру 5 разобщают с коллектором 20 и подключают 45 к фазорегулятору 9 непосредственно.

Для создания пяти базовых режимов, которые на фиг. 2 отмечены сплошными лучами со, 1,0-1,- ., необходимо посредством кранов 14-18 обеспечить в 50 различных сочетаниях связь рабочих камер 3; 4 и 5 с напорной точкой гидросхемы на выходе дросселя 13 или с коллектором 20: луч с (осевое Растяжение) — каме- 55 ра 3 сообщается с напорной точкой, а камеры 4 и 5 — с коллектором 20; луч — (осевое сжатие) — камера

4 сообщается с напорной точкой, а ка05 меры 3 и 5 — с колллектором 20; луч 0 (кольцевое растяжение) камера 5 сообщается с напорной точкой, а камеры 3 и 4 — с коллектором 20; луч 1 (двухосное растяжение) — камеры 3 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 4 — с коллектором 20; луч — 1 (осевое сжатие с кольцевым . растяжением) — камеры 4 и 5 сообщаются с напорной точкой, а камера 3 с коллектором 20..

Следует заметить, что »p» D=d 43 лучу отвечает Q. =б (равное двух7 0 ос»ое растяжение), а лучу — 1 отвечает о, =-о (чистый сдвиг). В дальнейшем для конкретности пояснений принимается указанное соотношение между

D u d (хотя обязательным является лишь условие Б>й).

Для получения трех дополнительных н»дон пропорционального нагружения необходимо кран 22 поставить в положение "Закрыто" (как на ф»г. 1), а кра«ом 24 соединить камеру 5 с коллектором 20, отключив при этом камеру 5 от фазорегулятора 9 (как на фиг. !). Сообщая такил образом постоя»»о полость образца 8 с напорной точкой гидросхемы (посредством кра»ов 19, 18 » 16), а камеру 5 с коллектором 20, можно дополнительно изме»ëòü сооT»oùåíèå между (g и 6 путем подключения камер 3 и 4 либо к напорной точке, либо к коллектору 20: луч )/2 (неравное двухоснос растяжение) — камеры 3 и 4 подключаются к коллектору 20 (соотношение 6z /C g отвечает "котельной" формуле); луч 3/? (неравное двухосное растяжение) — камера 3 подключается к напор»ой точке, а камера 4 — к коллектору 20 (имеет место дополнительное растяжение в осевом направлении по о ь» гашению к 6 /(= =1/2) луч 1/2 (осевое сжатие с кольцевым растяжением) — камера 4 подключается к напорной точке, а камера 3 — к коллектору 20 (имеет место дополнитель»ое осевое сжатие по отношение к

)э /b„=)/2). -1

Для возбуждения чисто кольцевого растяжения (луч 0 на фиг. 2) в предлагаемом устройстве целесообразно использовать одновременное подключение к напорной точке (фиг. 1) и камеры 5, 5 1348705 е и полости образца 8. Импульсы давле- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цения в этих условиях на нижнем торце лью расширения эксплуатационных возшток-поршня 2 и верхнем торце штуце- можностей, оно снабжено двухпозиционра подвижного захвата 6 оказываются ным краном, установленным в осевом строго синхронизированными по фазе, канале штока-поршня, краном-переклюблагодаря чему обеспечивается высокая чателем, Установленным с воэможносточность испытаний в условиях высоко- тью поочередного соединения беспоршчастотного циклического и периодичес- невой полости гидроцилиндра, в котокого ударного растяжения в кольцевом 10 рой размещен конец шток-поршня, с фанаправлении. зорегулятором и атмосферой, трубопроводом, соединяющим фазорегулятор и

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я канал в подвижном захвате, а длина этого трубопровода выбрана равной

Устройство для испытания трубчатых 1r„ длине трубопровода, соединяющего бесобраэцов при двухкомпонентном нагру- поршневую полость гидроцилиндра с жении по авт. св. Ф 1188573, о т фазорегулятором. б

Фие. Я

Составитель Б. Грабов

Редактор И. Рыбченко Техред JI.Oëèééûê Корректор М. Максимишинец

Заказ 5182/42 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4