Способ испытаний объекта на комбинированное воздействие внешних факторов

Авторы патента:

Андреев Дмитрий Владимирович (RU)

Федоровых Алексей Олегович (RU)

Чудинов Андрей Владиславович (RU)

Щербак Юрий Иванович (RU)

Бурмистров Антон Петрович (RU)

G01N3/18 - при высокой или низкой температуре

Владельцы патента RU 2770961:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)

Изобретение относится к области испытаний объектов на комбинированное воздействие внешних факторов. Способ испытаний заключается в одновременном воздействии на объект испытаний (ОИ), помещенный в климатическую камеру, механических и температурных нагрузок. До установки в климатическую камеру ОИ устанавливают через теплоизолирующие пластины между основанием и переходной плитой технологического приспособления, содержащего основание, соединенное направляющими с переходной и верхней плитами, пакеты последовательно собранных тарельчатых пружин, размещенные между плитами на направляющих, прижимные гайки, установленные на направляющих над верхней плитой. ОИ в технологическом приспособлении нагружают на прессовой установке вдоль оси ОИ до заданного усилия сжатия, фиксируют напряженно-деформированное состояние ОИ при помощи завинчивания гаек на направляющих технологического приспособления, затем ОИ в технологическом приспособлении помещают в климатическую камеру и производят температурное воздействие на ОИ. Технический результат - приближение режимов испытаний к реальным условиям эксплуатации с обеспечением температурного воздействия на ОИ при температурном перепаде и заданном усилии сжатия. 3 ил.

Изобретение относится к области испытаний изделий на комбинированное воздействие внешних факторов.

Известен способ комбинированных испытаний, заключающийся в одновременном воздействии на объект испытаний (ОИ), помещенный в рабочую камеру, статических механических и высоких температурных нагрузок в различных средах в соответствии с программой испытаний, реализуемый при работе установки, описанной в патенте «Установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях» RU № 2240531, МПК G01N 3/18 (2000.01), опубл. 20.11.2004. Объект испытания (образец) с использованием захватов помещают в рабочую камеру. Камера вакуумируется. Затем на вход в рабочую камеру и расширительный бачок с поршнем подается рабочий газ, являющийся средой, в которой предполагается испытывать ОИ. В стенки и фланцы рабочей камеры, в протоки штанг захватов ОИ и тоководов нагревателя подается охлажденная вода. Далее включается нагреватель. При этом температура и давление в рабочей камере растет и поршень расширительного бачка поднимается до упора. После выхода на заданный тепловой режим в рабочей камере на вход под рабочим давлением подается управляющий газ, который через регулятор подачи управляющего газа поступает в подпоршневое пространство расширительного бачка. Перемещение поршня изменяет объем рабочей среды в камере, компенсируя колебания давления в ней, т.е. обеспечивается стабильность заданного давления в рабочей камере. С помощью механизма нагружения на ОИ воздействуют механические нагрузки. Контрольно-измерительная аппаратура позволяет вести контроль параметров испытания: температуры, давления, механических нагрузок, перемещений и времени.

При окончании испытаний снимаются механические нагрузки, производят сброс управляющего газа и рабочей среды. Образец извлекают из рабочей камеры и производят детальные исследования его состояния.

Недостатком данного способа является невозможность сохранения напряженно-деформированного состояния ОИ при одновременной реализации температурного пере лада.

Известен «Способ комбинированных испытаний и устройство для его осуществления» (патент RU № 2007699, МПК G01M 19/00(1990.01), в котором на испытываемый объект одновременно воздействуют климатическими и вибрационными нагрузками в соответствии с программой испытаний), причем между комбинациями внешних факторов выбран интервал времени определенной длительности. В течение продолжительности испытания относительная влажность в климатической камере (КК) поддерживается в заданных пределах. После достижения объектом теплового равновесия его подвергают воздействию вибрации с заданной амплитудой и длительностью. После окончания воздействия на объект вибрации переходник отсоединяют от платформы вибратора и вместе с КК транспортируют к ударному стенду. Переходник крепят к платформе ударного стенда. Температурно-влажностной режим внутри КК в течение этого времени должен оставаться неизменным). Через определенное время, необходимое для совмещения КК, переходника и ударного стенда, объект подвергается воздействию многократных ударов с заданной амплитудой и длительностью, при этом одновременно с вибрационным и ударным воздействиями испытываемый объект подвергают температурно-влажностным воздействиям. Данный способ выбран в качестве прототипа для заявляемого способа.

Недостатком данного способа является то, что испытания проводятся при стационарной температуре, без реализации температурного перепада.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение эффективности испытаний.

Технический результат - приближение режимов испытаний к реальным условиям эксплуатации с обеспечением температурного воздействия на ОИ при температурном перепаде и заданном усилии сжатия.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе комбинированных испытаний, заключающемся в одновременном воздействии на объект испытаний (ОИ), помещенный в климатическую камеру, механических и температурных нагрузок, в отличие от прототипа, до установки в климатическую камеру ОИ устанавливают через теплоизолирующие пластины между основанием и переходной плитой технологического приспособления, содержащего основание, соединенное направляющими с переходной и аерхней плитами, пакеты последовательно собранных тарельчатых пружин, размещенные между плитами на направляющих, прижимные гайки, установленные на направляющих над верхней плитой. ОИ в технологическом приспособлении нагружают на прессовой установке вдоль оси ОИ до заданного усилия сжатия, фиксируют напряженно-деформированное состояние ОИ при помощи завинчивания гаек на направляющих технологического приспособления, затем ОИ в технологическом приспособлении помещают в климатическую камеру и проводят температурное воздействие на ОИ.

Использование совокупности признаков заявляемой формулы изобретения позволяет обеспечить сохранение напряженно-деформированного состояния объекта испытания, вызванное статическим механическим нагружением, при этом позволяет нагрузить его температурным перепадом, тем самым обеспечивает совместное; воздействие температурных и статических механических нагрузок с заданным усилием. Технологическое приспособление за счет входящих в его состав тарельчатых пружин, соединенных последовательно, сохраняет напряженно-деформированное состояние объекта испытания, достигнутое при статическом сжатии, в том числе при действии температурного перепада, когда происходит линейное изменение размеров деталей приспособления.

Изобретение поясняется фигурами.

На фиг. 1 изображено технологическое приспособление для проведения комбинированных испытаний. На фиг. 2 изображен пакет тарельчатых пружин. На фиг. 3 для сравнения представлены зависимости «сила-деформация» («F-L» соответственно) для случаев когда, а) в состав приспособления не входят пакеты тарельчатых пружин; б) в состав приспособления входят тарельчатые пружины.

Заявляемый способ комбинированных испытаний осуществляется следующим образом.

До установки в климатическую камеру ОИ 1 устанавливают через теплоизолирующие пластины 2 (выполнены из текстолита) для исключения влияния на объект испытания теплового поля металлических деталей приспособления. Теплоизолирующее пластины 2 устанавливаются на основание 3 и на плиту переходную 4, которые соединены между собой, а также с верхней плитой 6 направляющими 5. Между переходной плитой 4 и верхней плитой 6 на направляющих 5 размещаются пакеты последовательно набранных тарельчатых пружин 7. На направляющие 5 установлены прижимные гайки 8 над верхней плитой 6.

ОИ 1 в технологическом приспособлении устанавливают на неподвижный стол прессовой установки (пресс, на фигуре не показан) вдоль оси ОИ 1 нагружают до заданного усилия сжатия (нагружение фиксируют при помощи силоизмерительного датчика, входящего в состав прессовой установки). В ходе опыта пуансон прессовой установки давит на верхнюю плиту 6 и усилие сжатия передается через плиты 6,4, тарельчатые пружины 7 и пластину 2 на объект испытания 1, установленный в приспособлении.

При достижении заданного усилия сжатия проводится фиксация положения тарельчатых пружин 7 путем закручивания прижимных гаек 8 на направляющих 5, после чего прессовая установка разгружается и приспособление, с зажатым объектом испытания, переносится в климатическую камеру (на фигуре не показана) для реализации температурных воздействий.

Отклонение усилия поджатия, вызванное изменением линейных размеров деталей, входящих в состав приспособления, и объекта испытания, вследствие температурного перепада, компенсируют пакеты тарельчатых пружин. Каждый из пакетов 7 набран путем последовательной сборки тарельчатых пружин 10.

При нагружении ОИ 1 в технологическом приспособлении деформируется как сам ОИ, так и тарельчатые пружины 10, собранные по последовательной схеме, и для получения усилия F (см. Фиг. 3б) вся сборка (приспособление и ОИ) сдеформируется до величины l₂ (l₂>l₁).

При нагружении объекта испытания 1 усилием F в приспособлении, в состав которого для сравнения не входили бы тарельчатые пружины 10 (см. Фиг. 3а), деформируется только объект испытания 1 (до величины l₁).

При температурном перепаде сборка в обоих случаях деформируется на одинаковую величину (+Δl) или (-Δl), что повлечет в первом случае (см. Фиг. 3а) изменение заданного усилия на величину +ΔF₁ (-ΔF₁), а во втором (см. Фиг. 3б) на величину +ΔF₂ (-ΔF₂), причем, как видно из фиг. 3, +ΔF² (-ΔF₂) <<+ΔF₁ (-ΔF₁).

Кроме того, изменение усилия поджатия от температурного перепада можно снизить, добавив в пакет большее число тарельчатых пружин.

Таким образом, при использовании заявляемого способа обеспечивается сохранение напряженно-деформированного состояния объекта испытания, вызванное статическим механическим нагружением, при нагружении его температурным перепадом, т.е. обеспечивается совместное воздействие температурных и статических механических нагрузок с заданным усилием.

Для расширения значений температурного перепада прессовая установка, на которой проводится нагружения объекта испытания, может быть размещена в собственной температурной камере.

Способ испытаний объекта на комбинированное воздействие внешних факторов, заключающийся в одновременном воздействии на объект испытаний (ОИ), помещенный в климатическую камеру, механических и температурных нагрузок, отличающийся тем, что до установки в климатическую камеру ОИ устанавливают через теплоизолирующие пластины между основанием и переходной плитой технологического приспособления, содержащего основание, соединенное направляющими с переходной и верхней плитами, пакеты последовательно собранных тарельчатых пружин, размещенные между плитами на направляющих, прижимные гайки, установленные на направляющих над верхней плитой, ОИ в технологическом приспособлении нагружают на прессовой установке вдоль оси ОИ до заданного усилия сжатия, фиксируют напряженно-деформированное состояние ОИ при помощи завинчивания гаек на направляющих технологического приспособления, затем ОИ в технологическом приспособлении помещают в климатическую камеру и производят температурное воздействие на ОИ.

Изобретение относится к средствам (испытательные машины) и методам механических испытаний образцов материалов на растяжение, сжатие, изгиб и на мало- и многоцикловую усталость. Машина испытательная содержит нагружающее устройство, содержащее основание, два червячно-винтовых редуктора, скрепленных с основанием и связанных между собой муфтой, серводвигатель, приводящий в движение траверсу с помощью червячно-винтовых редукторов и гаек, сопряженных с винтами и закрепленных в траверсе, гайки-корпуса, сочлененные с ходовыми винтами, со встроенными в них кольцевыми поршнями для выборки люфта между винтами и траверсой, направляющие колонны, закрепленные в основании и сопряженные с траверсой через шариковые втулки, поперечину, жестко связывающую направляющие колонны и ходовые винты через шарикоподшипники, гидроцилиндр, образованный траверсой, плунжером и двумя фланцами, верхний захват, скрепленный с плунжером с помощью шпильки и двух шарнирных узлов, датчик перемещения, датчик силы, скрепленный с основанием с помощью шпильки и двух шарнирных узлов, нижний захват, скрепленный с датчиком силы с помощью шпильки, стойку для установки печи при высокотемпературных испытаниях, скрепленную с основанием и поперечиной, а также включает насосную установку и систему управления и измерения.

Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины // 2766992

Изобретение относится к установке для испытаний на деформацию металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины, которая содержит котел высокой температуры и высокого давления; воздушный компрессорный насос; емкость для перемешивания и накапливания цементного раствора; устройство увеличения давления жидкости; линейки для измерения деформации обсадной трубы и вычислительное устройство с системой отображения данных; котел высокой температуры и высокого давления на левой стороне снабжен масловпускным отверстием для теплопроводного масла и датчиками давления, а на правой стороне снабжен масловозвратным отверстием для теплопроводного масла и нагревательным устройством; в крышке котла выполнены открытые отверстия, в которые вставлены термопары; дно котла снабжено отверстием для закачивания цементного раствора; внутри котла расположен цилиндр для имитации обсадной трубы; нагревательное устройство, термопары и датчики давления связаны с вычислительным устройством с системой отображения данных; линейки для измерения деформации обсадной трубы содержат горизонтальную линейку для измерения деформации и вертикальную линейку для измерения деформации, применяемые для осуществления измерений при моделировании горизонтальной и вертикальной деформации обсадной трубы.

Установка для оценки низкотемпературных свойств пластичных смазок для тяжелонагруженных узлов трения скольжения // 2763855

Изобретение относится к области исследования материалов особыми способами, в частности к установкам для оценки низкотемпературных свойств пластичных смазок (ПС), для тяжелонагруженных узлов трения скольжения, и может быть использовано в нефтехимической промышленности, частности в лабораториях при производстве новых видов ПС.

Установка для исследования на длительную прочность строительных материалов при различной температуре и влажности окружающей среды // 2760626

Изобретение относится к области проведения исследований и может быть использовано при проведении опытов, направленных на установление длительной прочности строительных материалов. Установка состоит из рамы, выполненной из уголков, опорных стержней, стержневых электронагревателей и грузового устройства для нагружения образца, увлажнителя воздуха STARWIND SHC1331, выполненного с возможностью создания требуемой влажности, психрометра ВИТ-1, выполненного с возможностью фиксации влажности и температуры окружающей среды, каркаса для сохранения микроклиматических условий проведения эксперимента, выполненного из деревянных брусков и обшитого поликарбонатными листами.

Способ и устройство для испытаний выходных кабелей тяговых электрических двигателей на комплексное воздействие механических и климатических нагрузок // 2753176

Группа изобретений относится к способу и устройству для испытаний кабелей тяговых электрических двигателей на комплексное воздействие механических и климатических нагрузок. Способ для испытаний выходных кабелей тяговых электрических двигателей на комплексное воздействие механических и климатических нагрузок, заключающийся в том, что кабели испытываются в климатической камере при имитации нижнего значения температуры среды, действующей при эксплуатации, с одновременной имитацией действующих при эксплуатации механических нагрузок, причем механические нагрузки имитируются устройством для испытаний выходных кабелей тяговых электрических двигателей, обеспечивающим углы перегиба и закручивания кабелей, амплитуду колебаний во время испытаний, которые равны эксплуатационным, а количество циклов колебаний кабеля (N) во время испытаний определяется по формуле N=f×t, где f - частота колебаний в минуту, t - время испытаний, установленное в нормативно-технической документации на кабель.

Способ электросиловой термографии пространственных объектов с зашумленной поверхностью и устройство для его осуществления // 2740183

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оценки надежности сложных пространственных конструкций. Способ включает силовое нагружение изделия, регистрацию образовавшегося на поверхности в результате внутренних термомеханических процессов температурного поля, выявление внутренних дефектов по анализу температурного поля, перед силовым воздействием через изделие пропускают электрический ток до его разогрева, регулируют величину электрического тока таким образом, чтобы температура изделия не превышала допустимую, осуществляют регистрацию температурного поля поверхности и измеряют величину и координаты его аномальных участков, прикладывают к изделию механическую нагрузку, осуществляют повторную регистрацию температурного поля поверхности изделия, по разности двух термограмм поверхности изделия до и после приложения механической нагрузки определяют наличие внутренних избыточных напряжений и дефектов, нагрев изделия электрическим током осуществляют до температуры, на 3-10°С превышающей температуру окружающей среды.

Способ электросилового термооптического контроля пространственных объектов и устройство для его осуществления // 2736320

Изобретения относятся к области измерительной техники. Заявлен способ термографии изделий из полимерных композиционных материалов, который включает силовое нагружение изделия, регистрацию образовавшегося на поверхности в результате внутренних термомеханических процессов температурного поля, и выявление внутренних дефектов по анализу температурного поля.

Способ определения надёжности футеровок высокотемпературных агрегатов // 2731478

Изобретение относится к теплоэнергетике, а в частности к определению надежности работы футеровок высокотемпературных агрегатов (промышленных печей и ковшей, энергетических котлов и др.). Заявлен способ определения надежности футеровок высокотемпературных агрегатов, включает измерение физических параметров объекта, при котором надежность работы футеровок высокотемпературных агрегатов определяется критерием надежности работы футеровки для зоны растяжения , определяемым по формуле: где σpac90% - допустимый предел прочности материала на расширение, равный 90% пределу прочности на расширение этого материала;(σрac)i - возникающие температурные напряжения в момент времени i;(Xpac)i - длина зоны растяжения в момент времени i, в которой возникающие температурные напряжения (σpaс)i превышают допустимый предел прочности материала на расширение σpac90%;τ - время тепловой работы высокотемпературного агрегата.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов // 2714516

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для физического моделирования геомеханических процессов на образцах горных пород и эквивалентных материалах. Термонагружатель содержит платформу, размещенные на ней фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, термонагружающую емкостью из теплопроводного материала, закрепленную на опорной площадке и заполненную теплопроводной средой.

Способ определения предела прочности при растяжении керамических и композиционных материалов при индукционном нагреве // 2711557

Изобретение относится к методам определения механических характеристик конструкционных материалов с учетом условий их применения. Способ определения предела прочности при растяжении керамических и композиционных материалов, включает индукционный нагрев до заданной температуры со скоростью 10-100°С посредством промежуточного нагревательного элемента и определения предела прочности при растяжении образца.

Способ оценки остаточного ресурса теплового ограждения с учётом условий эксплуатации // 2773869

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к оценке остаточного ресурса теплового ограждения (футеровки) сталеразливочных ковшей. Заявленное решение позволяет получить данные об остаточном ресурсе теплового ограждения сталеразливочных ковшей на основе комплексной оценки условий их эксплуатации, позволяющей учесть основные величины, определяющие срок службы футеровки сталеразливочного ковша. Значение остаточного ресурса тепловых ограждений сталеразливочных ковшей определяют по формуле, включающей общий корректирующий коэффициент условий эксплуатации: где nк - количество плавок; δi - толщина футеровки в начале i-го цикла, мм; δкр - минимально допускаемая (критическая) толщина футеровки, мм; υ - средняя скорость снижения толщины футеровки высокотемпературного агрегата, мм/плавку; КΣ - общий корректирующий коэффициент условий эксплуатации, находится по выражению: где К1 - корректирующий коэффициент для учёта температурных напряжений, возникающих в футеровке при разогреве и охлаждении; К2 - корректирующий коэффициент для учёта кислотности (основности) шлака; К3 - корректирующий коэффициент для учёта температуры подогрева футеровки; К4 - корректирующий коэффициент для учёта температуры расплава; К5 - корректирующий коэффициент для учёта плотности огнеупоров. Технический результат – повышение информативности получаемых данных за счет получения данных об остаточном ресурсе тепловых ограждений сталеразливочных ковшей в процессе работы на основе расширенной и комплексной оценки условий их эксплуатации. 1 ил.