RU1770814C

RU1770814C - Method of creep testing of materials

Info

Publication number: RU1770814C
Application number: SU904851552A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Баранов; Сергей Алексеевич Волобуев; Лев Иванович Лавейкин
Original assignee: Московский Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1992-10-23

Description

ИзоЬр тРми отнгстс v r cm нагельной течи/ о a t l CHno T способам испытаний г 1агеоиалос на ползучесть, и пожетбыть пспользортнг в ПОЛЧУ ионизиоучэщих излучений м те neDcirypIsol tRmi otngsts v r cm of leaky flow / about a t l CHno T methods for testing c 1 geoialos for creep, and to be able to use it as a result of ionizing radiation m ne ne

Известен способ испытани материалов на ползучесть згкъочзющиигч в том ч го закрепл ют сторхнерои обоазеч, одним концог в а/пате nc - ательпои , магрезню его , до го- /,-они/прикладывают постогн lyio iiarp S V D виде груза и пе- рио,; ес/сг о деформацию образца , учетом котооои суд т о ползучести 1There is a known method of testing materials for creep, including fastening one side, one end in an a / c nc - an ateloy, its magnezna, before - /, - they / apply a post-fire lyio iiarp S V D in the form of a cargo and a period ;; EU / SG on sample deformation, taking into account creep 1

Недостачко т денного способа вл етс ограниченна оРпрггь Г1римене1м Bapw- ант способа по OTopov.y образец периодически изв1е акл из установки дл измерени деформации не может быть реализован в пол , иси/зпрующих излучечий Испытанна е с измерением деформацииThe disadvantage of this method is the limited scope of application of the Bapw method according to OTopov.y the sample is periodically removed from the installation for measuring strain cannot be realized in the floor using radiation tested in strain measurement

опрчзиа непосредственно в установке характеризуютс невысокой точностью и надежностью вследствие вли ни излучени на средства измерени The problems directly in the installation are characterized by low accuracy and reliability due to the influence of radiation on the measuring instruments

Известен также прин тый за прототип способ испытани образца материала на ползучесть заключающийс в том, что под- веимвают сгержневои образец одним концом в захвате испытательной машины с Bosvoxr ocurO качани относительно точки подоеса нагревают его, измер ют геометрические размеоы и массу груза присоеди- iJrioT гоуз другому концу образца, пэриодически возбу даю г свободные колебани качани системы образец-груз и измер ют период колебаний с учетом изменен ш которого а также массы и геометрических размеров гр,зз суд т о деформации ползучести образца 2The prototype method of testing a material sample for creep is also known, which consists in moving a core sample at one end in the grip of a test machine with a Bosvoxr ocurO swing, heating it relative to the point of suspension, measuring the geometric dimensions and weight of the load connecting the iJrioT goose to the other at the end of the sample, periodically excite d free oscillations of the sway of the sample-load system and measure the period of vibrations taking into account the changes of which as well as the mass and geometric dimensions of gr, which creep strain sample 2

Недостатком данного способа вл етс недостаточно высока точность измерени The disadvantage of this method is the lack of measurement accuracy.

соwith

сwith

ч XIh xi

соwith

П«ЛP “L

..

деформации ползучести образца в услови х испытани , вызывающих изменение размеров груза, например, вследствие радиационного распухани при облучении. В этом случае измен етс момент инерции груза и системы образец-груз относительно точки подвеса и рассто ние от центров масс груза и системы до этой точки. Поскольку указанные параметры определ ют зависимость периода свободных колебаний физического ма тника от длины образца, их изменение в процессе эксперимента обусловливает погрешность в определении деформации ползучести .creep deformations of the specimen under test conditions causing a change in load size, for example, due to radiation swelling during irradiation. In this case, the moment of inertia of the load and the sample-load system with respect to the suspension point and the distance from the centers of mass of the load and the system to this point change. Since the indicated parameters determine the dependence of the period of free vibrations of the physical matrix on the sample length, their change during the experiment causes an error in the determination of creep strain.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени деформации пол- зучести путем уменьшени вли ни изменени размеров груза при испытани х.The aim of the invention is to increase the accuracy of the determination of creep strain by reducing the effect of load sizing during testing.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе испытани образца материала на ползучесть, заключающемс в том, что измер ют массу стержневого образца , геометрические размеры и массу груза , подвешивают образец одним концом с возможностью качани относительно точки подвеса, к другому концу образца присое- дин ют груз, периодически возбуждают свободные колебани качани системы образец-груз и измер ют период колебаний системы, с учетом изменений которого, а также массы образца, массы груза и геометрических размеров груза суд т о деформации ползучести образца. Согласно предлагаемому изобретению крепление груза к образцу производ т в центре масс груза.The goal is achieved by the fact that in the known method of testing a sample of material for creep, which consists in measuring the mass of the rod sample, the geometric dimensions and the mass of the load, suspend the sample at one end with the possibility of swinging relative to the suspension point, and connect to the other end of the sample load, periodically excite free swing oscillations of the sample-load system and measure the period of oscillation of the system, taking into account the changes of which, as well as the mass of the sample, the mass of the load and the geometric dimensions of the load for creep deformation of the sample. According to the invention, the load is secured to the sample in the center of mass of the load.

Крепление образца к центру масс груза позвол ет увеличить точность измерени деформации ползучести образца, поскольку именно в этом случае при изменении размеров груза не измен етс рассто ние от центра масс ма тника до оси качани и в наименьшей мере измен етс момент инерции груза и всей системы относительно точки подвеса. Поскольку момент инерции системы образец-груз относительно точки подвеса и рассто ние от этой точки до центра масс ма тника завис т от масс, размеров и ориентации образца и груза относительно оси качани в то же врем определ ют период свободных колебаний системы, повышение точности определени деформации ползучести образца по периоду колебаний ма тника достигаетс путем уменьшени вли ни изменени размеров груза на эту зависимость за счет присоединени образца к центру масс груза. (Известно , что момент инерции тела относительно оси качани выражаетс суммой момента инерции тела относительно проход щей через его центр масс оси и произведени массы тела на квадрат рассто ни между этими ос ми. По предложенному способу, рассто ние между осью качани и центром массThe fastening of the sample to the center of mass of the load makes it possible to increase the accuracy of measuring the creep strain of the sample, since in this case, when the size of the load is changed, the distance from the center of mass of the pendulum to the swing axis does not change and the moment of inertia of the load and the whole system change to the least suspension points. Since the moment of inertia of the sample-load system relative to the suspension point and the distance from this point to the center of mass of the pendulum depend on the masses, sizes, and orientation of the sample and load relative to the swing axis, the period of free oscillations of the system is determined at the same time, increasing the accuracy of determining the deformation The creep of the sample over the period of oscillation of the pendulum is achieved by reducing the influence of the change in the size of the load on this dependence by attaching the sample to the center of mass of the load. (It is known that the moment of inertia of a body relative to the swing axis is expressed as the sum of the moment of inertia of the body relative to the axis passing through its center of mass and the product of the body mass by the square of the distance between these axes. According to the proposed method, the distance between the swing axis and the center of mass

груза определ етс только длиной образца и не зависит от размеров груза, поэтому изменение момента инерции системы относительно точки подвеса зависит только от изменени момента инерции относительноload is determined only by the length of the sample and does not depend on the size of the load, therefore, a change in the moment of inertia of the system relative to the point of suspension depends only on a change in the moment of inertia with

0 этой точки и изменени момента инерции груза относительно его центра масс).0 of this point and the change in the moment of inertia of the load relative to its center of mass).

Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.

Берут груз, форма которого обеслечива5 ет возможность его креплени с образцом в центре масс. Измер ют массу стрежневого образца, геометрические размеры и массу груза. Образец свободно подвешивают одним концом с возможностью качани отно0 сительно точки подвеса, другим концом соедин ют с центром масс груза, образу ма тник. Периодически возбуждают свободные колебани системы образец-груз. Регистрируют период колебаний, по изме5 нению которого с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза суд т о деформации ползучести образца. Дл возбуждени колебани системы и регистрации их периода используют любые удоб0 ные и работоспособные в услови х испытани способы, причем отдают предпочтение бесконтактным. Расчет деформации ползучести провод т с использованием соотношени , описывающего колебани A load is taken whose shape makes it possible to fasten it with a sample in the center of mass. The mass of the rod sample, the geometric dimensions and the mass of the load are measured. The specimen is freely suspended at one end with the possibility of swinging relative to the suspension point, with the other end being connected to the center of mass of the load, the pendulum. Periodically excite free vibrations of the sample-load system. An oscillation period is recorded, the change of which, taking into account the mass of the sample, the mass and geometrical dimensions of the load, determines the creep strain of the sample. In order to initiate oscillations of the system and record their period, any convenient and efficient test conditions are used, and they prefer non-contact methods. The creep strain is calculated using a relationship describing vibrations

5 физического ма тника и св зывающего, в частности, период колебаний с массой и геометрическими размерами образца и груза. Проверку работоспособности производили на лабораторном макете. Образцом5 of the physical pendulum and, in particular, the period of vibrations associated with the mass and geometric dimensions of the sample and load. The performance check was performed on a laboratory layout. Pattern

0 служила медна проволока длиной 500 м, диаметром 2 мм и массой 14 г., грузом - медна сфера диаметром 40 мм и массой 300 г с отверстием диаметром 2,5 мм до центра масс. Образец одним концом подве5 сили с возможностью качани , другим соединили с центром масс груза. В узле подвеса применили цанговый зажим и ножевую опору. Дл измерений периода колебаний использовали источник света,The copper wire was 500 m long, 2 mm in diameter and weighing 14 g, and the copper sphere was 40 mm in diameter and 300 g in weight with a hole 2.5 mm in diameter to the center of mass. The sample was suspended with one end with the possibility of swinging, the other was connected to the center of mass of the load. A collet clamp and a knife support were used in the suspension unit. A light source was used to measure the period of oscillation,

0 оптическую систему, электрическую схему с фотодиодом, затемн емым ма тником в положении равновеси , частотомер-хронометр и другое оборудование. Период колебаний системы при начальной длине0 an optical system, an electric circuit with a photodiode, a dimmer dummy in equilibrium, a frequency counter-chronometer, and other equipment. System oscillation period at initial length

5 образца и комнатной температуре равен 1,41354 с. Сначала ма тник нагревали с целью контролируемого (по значению коэффициента термического расширени ) изменени размеров груза и образца, При нагреве системы на 60°С период ее колебаний увеличило л до. 1,41424 с, т.е. на 0.0007 с,, а размеры образца и груза увеличились на 0,1 %. Затем остывший образец испытали на ползучесть. Периодически возбуждали колебани системы, измер ли период колебаний и по его изменению с учетом массы образца, массы и геометрических размеров груза определ ли деформацию ползучести образца с использованием зависимости5 samples and room temperature is 1.41354 s. First, the pendulum was heated in order to control (by the value of the coefficient of thermal expansion) change in the dimensions of the load and the sample. When the system was heated by 60 ° C, the period of its oscillations increased to. 1.41424 s, i.e. by 0.0007 s, and the dimensions of the sample and the load increased by 0.1%. Then the cooled sample was tested for creep. The system vibrations were periodically excited, the period of oscillations was measured, and creep strain of the sample was determined using the dependence, taking into account the mass of the sample, the mass and geometric dimensions of the load

Т 27гУ.1T 27gU.1

ngd ngd

где Т - период колебаний физического ма тника;where T is the period of oscillations of the physical matte;

3 - момент инерции системы образец- груз относительно оси качани ;3 - moment of inertia of the sample-load system relative to the swing axis;

m - масса ма тника (образца и груза);m is the mass of the pendulum (sample and cargo);

g - ускорение свободного падени ;g is the acceleration of gravity;

d - рассто ние между центром масс системы и осью качани .d is the distance between the center of mass of the system and the swing axis.

При определении вклада в 1 момента инерции груза учитывали наличие в нем отверсти и смещение центра масс груза относительно геометрического центра сферы, Значение d дл предложенного способа пропорционально длине образца. В результате измерений и расчетов получили зависимость периода колебаний системы от длины образца. По этой зависимости, в частности , деформации образца 0,1% за счет ползучести, как и удлинению его на ту же величину при нагреве, соответствует период колебаний 1,41425с. Это свидетельствуWhen determining the contribution to the moment of inertia of the load in 1, the hole in it and the displacement of the center of mass of the load relative to the geometric center of the sphere were taken into account. The value of d for the proposed method is proportional to the length of the sample. As a result of measurements and calculations, we obtained the dependence of the period of oscillations of the system on the length of the sample. According to this dependence, in particular, the deformation of the sample is 0.1% due to creep, as well as its elongation by the same amount upon heating, corresponds to an oscillation period of 1.41425 s. This is evidence

ет, что увеличение периода колебаний системы на 0,0007 с при нагревании произошло не за счет изменени размеров груза, а вследствие температурного расширени образца что подтверждает работоспособность способа.It follows that an increase in the period of oscillations of the system by 0.0007 s during heating occurred not due to a change in the dimensions of the load, but due to the thermal expansion of the sample, which confirms the operability of the method.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позвол ет повысить точность измерений деформации ползучести за счет уменьшени вли ни изменени размеров груза на результат измерений .Thus, the proposed method in comparison with the prototype allows to increase the accuracy of measurements of creep deformation by reducing the effect of changes in the size of the load on the measurement result.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for testing material samples for creep, which consists in measuring the mass of a core sample, the geometrical dimensions and the mass of a load, suspending the sample at one end with the possibility of swinging relative to the suspension point, attaching a load to the other end of the sample, periodically exciting free swing oscillations of the sample-load system, and measure the period of oscillation of the system, taking into account the changes of which, as well as the mass of the sample, the mass and geometric dimensions of the load, the creep strain is measured and characterized in that, in order to increase the accuracy by reducing ol and audio load changes dimensions upon irradiation or temperature change, securing of the load to the sample is produced into the center of mass of the cargo.