Способ исследования объемной ползучести материалов

 

Изобретение может быть использовано для исследования объемной ползучести материалов как в условиях осевого сжатия, так и в условиях сложного напряженного состояния. Целью изобретения является повьшение точности путем создания в образце однородного напряженного состояния. Цилиндрический образец 9 и трубчатую :вставку 10 размещают между двух мембран 2. При создании сжимающего усилия путем повьшения давления в полостях 3 и 5 поперечные деформации образца 9 и мембран 2 будут равны, т.к. материал для мембран 2 выбирают из условия;|и„/Е, (и./Ео., где./и„ир„- козффициенты поперечной деформации материалов образца 9 и мембран 2, а Е и ЕО - их модули упругости. Материал вставки 10 выбирают из условия равенства его модуля.упругости и коэффициента поперечной деформации сЬ- ответствующим параметрам образца 10, в результате чего они будут деформироваться совместно, и влияние изгибовg мембран 2 в местах заделки сказывается тольк о на периферийную часть вставки 10 и не влияет на периферийную часть образца 9. 1 ил. (Л

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ai (51) 4 (О! Ы 3!10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4248796/25-28 (22) 25.05.87 (46) 30.11,88. Бюл. У 44 (72) Д.И. Зайкин, М,С. Кукушкин и М.Н. Ларин (53) 620.172(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 728035, кл. G 01 N 3/10, 1978. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕМНОЙ

ПОЛЗУЧЕСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано для исследования объемной полэучести материалов как в условиях осевого сжатия, так и в условиях сложного напряженного состояния. Целью изобретения является повышение точности путем создания в образце однородного напряженного состояния.

Цилиндрический образец 9 и трубчатую

: вставку 10 размещают между двух мембран 2. При создании сжимающего усилия путем повышения давления в полостях 3 и 5 поперечные деформации образца 9 и мембран 2 будут равны, т.к. материал для мембран 2 выбирают из

Условия м/Е = p,/Е ., где.(Uм и (4— коэффициенты поперечной деформации материалов образца 9 и мембран 2, а

Ем и E, — их модули упругости. Материал вставки 10 выбирают из условия равенства его модуля. упругости и коэффициента поперечной деформации соответствующим параметрам образца 10, в результате чего они будут деформироваться совместно, и влияние изгибов мембран 2 в местах заделки сказывается только на периферийную часть вставки 10 и не влияет на периферийную часть образца 9. 1 ил.

1441242

Изобретение относится к испыта= тельной технике и может быть использовано для исследования объемной ползучести материалов как в условиях осевого сжатия, так и в условиях сложного напряженного состояния.

Целью изобретения является повышение точности путем создания в образце однородного напряженного состоя- 10 ния, На чертеже представлено устройство, реализующее способ при сложном напряженном состоянии образца.

Устройство содержит замкнутую ка- 15 меру 1, заполненную жидкостью и разделенную мембранами 2 на изолированные полости 3-5, снабженные соответственно подводящими трубками 6-8..

Цилиндрический образец 9 установлен 20 между мембранами 2, а,концентрично ему установлена трубчатая вставка 10 с радиальным отверстием. . Замкнутая камера 1 размещена в замкнутом сосуде 11, полость 12 которого заполне-25 на жидкостью и соединена с атмосферой трубкой 13.

Способ исследования объемной ползучести материалов реализуется сле-., дующим образом. 30

Полости 3-5 и 12 заполняют жидкостью. Кольцевая полость, образованная образцом 9 и трубчатой вставкой 10, заполняется через радиальное отверстие.

Через подводящие трубки 6-8 в полостях 3-5 камеры 1 поднимают давление и создают в образце 9 сложное на- 40 пряженное состояние. Реализация различных видов сложного напряженного состояния зависит от комбинации величин, создаваемых в полостях 3-5 давлений. При подаче в полости 3-5 оди- 45 иаковых давлений реализуется сложное напряженное состояние типа б, =6 =G — всестороннее сжатие образца 9. При подаче в полость 4 давления, отличного от равных между собой давлений в полостях 3 и 5, реализуется сложное напряженное состояние типа!, W G=G>— всестороннее сжатие образца 9 с наложением осевой силы. При подаче одинаковых давлений в полости 3 и 5 и

55 отсутствии давления между ними реализуется одноосное напряженное состояние типа 6; ФО; б 0; б =0 — осевое сжатие образца 9 (6,, 6, 6 — напряжения по соответствующим осям, действующим на образец 9).

Мембраны 2 выполнены иэ материала с отношением коэффициента поперечной деформации 1! „ к модулю продольной упругости E равным отношению этих характеристик материала исследуемого образца 9, в результате чего при осевом сжатии цилиндрического образца 9 в нем возникают напряжения, под действием которых образец 9 деформируется. Продольная деформация определяется по закону Гука: о (1) о где Я, — продольная осевая деформация образца 9;

G — напряжение, приложенное к образцу 9;

E0 — модуль продольной упругости материала образца 9.

Образцы, работающие на растяжение или сжатие, испытывают помимо про-. дольных деформаций и поперечные, которые определяются через коэффициент поперечной деформации (О

Р = (2) где f „— поперечная деформация образца 9.

Выразив из равенства (2) ., и подставив вместо E правую часть выражения (1), получаем: (3) Так как осевое сжатие образца 9 осуществляют через мембраны 2, которые под действием давления рабочей жидкости также деформируются, то поперечная деформация мембраны 2 определяется аналогично: (4) м где Е „ — поперечная деформация мембраны 2;

Рм- коэффициент поперечной деформации материала мембраны 2;

Ем — модуль продольной упругости материала мембраны 2; б м — напряжение, приложенное к мембране 2.

Для исключения трения между мембраной 2 и исследуемым образцом 9 при совместном деформировании, поперечные перемещения мембраны 2 и об-разца 9 должны совпадать, что дости40

144! 2 гается при условии равенства поперечных деформаций Е„ и Е„

Еп. - Епм (5)

Подставляя в равенство (5) правые части выражений (3) и (4), с учетом того, что G =6 =-P получаем (6)

Таким образом, выполнение условия 10 (6) обеспечивает совместную поперечную деформацию образца 9 и мембраны

2, исключая трение между ними и неоднородность напряженного состояния образца (бочкообразную форму). 15

Для компенсации изгиба мембран 2 вблизи мест заделки концентрично образцу 9 располагают равную ему по длине трубчатую вставку 10 и осевое сжатие образца 9 и вставки 10 осуще- 20 ствляют совместно. В результате напряжения, которые должны быпи возникнуть на периферийной части образца 9 за счет изгиба мембран 2, переносятся на периферийную часть встав- 25 ки 10.

При подаче комбинации давлений в изолированные полости 3-5 замкнутой. камеры 1 образец 9 и вставка 10 деформируются. Осевая деформация образ- 30 ца Е, определяется по закону Гука для трехосного напряженного состояния где 6<„,(20

6 о — напряжения по соответствующим осям, приложенные к образцу 9.

Осевая деформация вставки 10 Е, И определяется аналогично:

Ещ E и (s(2в где Š— модуль продольной упругости б е материала вставки 1Ь»

Р— коэффициент поперечной дев формации материала встав ки 10;

Так как перенос дополнительных нагрузок, вызванных изгибом мембран 2 вблизи мест заделки на периферийную часть вставки IO, осуществляется при условии равенства высот образца 9 и вставки 10, то необходимо, чтобы это равенство сохранилось при любых

42

4 нагрузках. Эта возможно лишь в случае, когда

C =Е,о. (9)

Подставляя в (9) правые части выражений (7) и (8), получаем — (Г, -р (б +б ))=

И

= —, (s,. ->.(к„-ы,.)). (lo)

Напряжения, приложенные к вставке 10, соответственно равны напряжениям, приложенным к образцу 9, так как .вставка 10 и образец 9 находятся в одинаковых условиях нагружения, следовательно, равенство (9) выполняется при

Е =E и (U =Pо (11)

Таким образам, при выполнении условия (11) образец 9 и вставка 10 перемещаются совместно, и влияние изгиба мембраны 2 в месте заделки сказывается только на периферийную часть вставки IO, не нагружая периферийную часть образца 9 дополнитель" ными нагружениями.

Объемные деформации образца 9 и вставки 10 и камеры 1 измеряют по уровням жидкости в подающих трубках

6-8 и 13.

Изменение объемов полостей 3-5 подсчитывают из соотношения

2 °

ЙЧ;= и И1; — -gV (12)

1 где i — индекс полостей 3-5 и соответствующих им трубок 6-8;

d, — внутренний диаметр трубки

3.-Й полости1

ДЧР. — изменение объема жидкости

Р вследствие ее сжатия давлением р;.

Одновременно измеряют изменения уровня жидкости 1 в трубках 13 и подсчитывают изменения объема замкнутой камеры 1 Ч„ . к

ЬЧ„= Ь1»вЂ” (13) где d - -внутренний диаметр капиллярной трубки 9.

Объемную ползучесть исследуемого образца ИЧ при заданных условиях нагружения вычисляют по разности изменений объемов ЬЧ и hV> с учетом изменения объема втулки hVs. цЧ=Д; -КЧ,. (14) I

Способ позволяет повысить достоверность исследований эа счет исключения неоднородности напряженного

Составитель Б. Грабов

Редактор Т. Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор N. Шароши

Заказ 6279/45 Тираж 847 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 14412 состояния образца при сжатии, связанного с бочкообразованием.

Формула изобретения

Способ исследования объемной ползучести материалов, заключающийся в осевом сжатии цилиндрического образца и измерении его объемной. деформа- 1п ции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сжатие образца осуществляют совместно с равной ему по длине трубчатой вставкой, расположенной концентрично вокруг него, путем воздействия на

42 6 торцы вставки и образца эластичными мембранами, материал для вставки выбирают из условия равенства его модуля упругости и коэффициента поперечной деформации этим же параметрам образца, а материал для эластичных мембран выбирают из условия м о

E„Eo где р и — коэффициенты поперечной деформации материалов мембраны и образца;

Е. и Е, — модули упругости мате-. риалов мембраны и образца °