RU1793316C - Способ испытаний образцов материалов на ползучесть при облучении - Google Patents

Abstract

Использование: в испытательной технике при испытани х на ползучесть. Сущность: в образце периодически возбуждают свободные колебани  подвешенного образца . Вне пол  излучени  аналогично испытывают контрольный образец. О ползучести образца в поле излучени  суд т с учетом изменени  параметров колебани  контрольного образца и его деформации. 5 з.п.ф- лы....... .

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к способам испытаний материалов на ползучесть в пол х ионизирующих излучений.

Известен способ испытани  образца материала на ползучесть, заключающийс  в том, что закрепл ют стержневой образец одним концом в захвате испытательной 1ны, нагревают его до заданной тем- гуры, к другому концу образца при- ывают посто нную нагрузку в виде

и периодически определ ют деформамаш

перг

клад

груз

цию образца, по которой суд т о ползучести,

Hie/достатками данного способа  вл ютс  невысокие точность и надежность при проведении испытаний в услови х облучени , что св зано с вли нием излучени  на средства измерени  деформации. Перноди- че.сксе извлечение образца из установки дл  t змерени  деформации в этом случае исклочзетс .

Известен также прин тый за прототип способ испытани  образца материала на ползучесть, заключающийс  в том, что под- веилфают стержневой образец одним концом р захвате испытательной машины с

возможностью качани  относительно.точки подвеса, нагревают его, измер ют геометрические размеры и массутруза, присоедин ют груз к другому венцу образца, периодически возбуждают свободные колебани  качани  системы образец-груз и измер ют период колебаний, с учетом изменений которого, а тзхже массы и геометрических размеров груза суд т о деформации ползучести образца.

Недостатками способа  вл ютс  его ограниченные технологические возможности , обусловленные возможностью испытаний только образцов простой формы, а также невысока  точности определени  деформации ползучести, обусловленна  вли нием на колебани  образца с грузом трени  в узле подвеса образца и сопротивлени  среды при качании и неучитываемым вли нием распределени  масс в каждом конкретном узле креплени  груза к образцу на параметры колебаний системы образец- груз. Кроме того, при отсутствии жес;кого соединени  образца с грузом возможно возникновение дополнительных (неучтенных в данном способе) колебаний груза относисо

VI ю

00

со

тельно точки его соединени  с образцом, что оказывает вли ние на точность определени  деформации образца.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  деформации ползучести и расширение технологических возможностей способа путем обеспечени  возможности испытани  образцов и изделий сложной формы.. /

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе испытани  образца материала на ползучесть, заключающемс  в том, что испытуемый в пол х ионизирующих излучений образец свободно подвешивают с возможностью качани  относительно точки подвеса, периодически возбуждают свободные колебани  качани  образца и измер ют период колебаний, с учетом изменени  которого суд т о деформации ползучести образца, вне зоны облучени  аналогично испытуемому образцу подвешивают с возможностью качани  относительно точки подвеса контрольный образец, выполненный одинаковым по размерам и плотности с испытуемым образцом, периодически измер ют деформацию контрольного образца и возбуждают свободные колебани  качани  контрольного образца относительно точки подвеса аналогично колебани м испытуемого образца, измер ют период колебаний контрольного образца, а о деформации ползучести испытуемого образца суд т с учетом деформации контрольного; образца и изменени  периода его колебаний. . .

Дл  расширени  диапазона нагрузок к контрольному и испытуемому образцам аналогичным образом, т.е. путем применени  одинакового креплени , жестко присоедин ют грузы одинаковой массы и геометрических размеров.

Дл  повышени  производительности способа за счет сокращени  времени испытани  контрольного образца последний нагревают и испУтывают в диапазоне температур, ограниченном температурой возможных структурных изменений материала контрольного образца.

Дл  дальнейшего повышени  точности и удобства проведени  испытаний перед измерени ми деформации контрольного образца его охлаждают и термостатируют до окончани  измерени  деформации и периода свободных колебаний качани .

Дл  дальнейшего повышени  точности термостатирование контрольного образца провод т при температуре, при которой определ ют ползучесть испытуемого образца.

Дл  повышени  точности испытани  контрольного и исследуемого образцов провод т в вакууме.

Использование контрольного образца,

выполненного одинаковым по размерам и плотности с испытуемым образцом, при периодическом измерении его деформации и возбуждении свободных колебаний качани  контрольного образца относительно точки

подвеса аналогично колебани м испытуемого образца (в той же плоскости, что и колебани  испытуемого образца) с измерением периода этих колебаний обеспечивает адекватные колебани  контрольного образца с

5 образцом, ползучесть которого необходимо определить (т.е. испытуемым образцом), позвол ет построить экспериментальную зависимость периода колебаний от длины контрольного образца, учитывающую конк0 рётные особенности проведени  испытаний: трение в узле подвеса, сопротивление среды (например1, воздуха или инертного газа ) и другие. Учет полученной зависимости изменени  периода колебаний испытуемого

5 образца в услови х проведени  испытаний повышает точность определени  деформации ползучести испытуемого образца. Необходимость использовани  контрольного образца с геометрическими. размерами и

0 плотностью, равными размерам и плотности испытуемого образца обусловлена тем, что только в таком случае период колебаний контрольного образца будет равен периоду колебаний испытуемого образца, т.к. пара5 метры колебаний физического ма тника завис т именно от геометрических размеров колеблющегос  тела и его плотности. Кроме того, это позвол ет определить деформацию ползучести образцов любой сложной

0 формы.. .

Именно жесткое присоединение аналогичным образом, т.е. путем одинакового креплени , к контрольному и испытуемому образцам грузов одинаковой массы и гео5 метрических размеров позвол ет расширить диапазон нагрузок при испытани х, исключив при этом возможность возникновени  дополнительных колебаний грузов относительно точек их соединени  с

0 образцами, что может оказывать существенное вли ние на периоды колебаний систем образец-груз (в противном случае нежесткого креплени  при одних и тех же геометрических размерах контрольного и

5 испытуемого образцов и массах груза в зависимости от особенностей возбуждени  колебаний системы образец-груз дл  каждого образца возможны разные периоды колебаний образцов, что резко снижает точность или даже делает невозможным определение деформации испытуемого образца по колебани м контрольного образца).

Увеличение температуры испытаний контрольного образца сокращает врем  его испытаний на ползучесть и этим позвол ет повысить производительность исследова- ий. Ограничение температуры испытаний Контрольного образца значением, соответствующим началу возможных структурных изменений его материала, исключает возможность локального изменени  его размеров , что может оказать существенное ёли ние на характеристики колебаний контрольного образца.

I Охлаждение и термостатирование контрольного образца на врем  проведени  из- мёрений его деформации и периода колебаний способствует повышению точности и удобства способа, поскольку позвол ет исключить.изменение размеров образца Е следствие изменени  его температуры и 1 спользовать дл  измерений наиболее точ- h ые, простые и удобные из известных м.ето- fOB, применение которых при повышенной температуре образца было бы затруднено i/ли исключено.

Термостатирование контрольного образца при температуре испытаний исследуемого образиа также позвол ет повысить т эчность способа, так как.в одинаковых тем- пературных услови х конкретные особенности испытаний (например, трение в узле подвеса) про вл ютс  одинаковым обра- зэм, что способствует получению идентичных зависимостей периодов колебаний от деформаций ползучести дл  контрольного и испытуемого образцов.

Вакуумированием испытауемого и кон- т зольного образцов перед возбуждением и свободных колебаний достигаетс  допол- н отельное повышение точности определени  деформаций ползучести. Это о эусловлено тем, что на процесс колебаний созывает вли ние сопротивление среды, завис щее, в частности, от ее давлени  и скорости движени  ма тника. Использовз- н ie вакуума при испытани х позвол етточ- н;е воспроизводить услови  колебани  образцов, а следовательно, увеличить точ- нЬсть получени  зависимости периода коле- бйний контрольного образца от его деформации (за счет уменьшени  разброса данных) и с большей достоверностью использовать эту зависимость дл  определе- ни  деформации ползучести испытуемого образца. Способ реализуют следующим обра3CJM .

j Берут контрольный образец с геометрическими размерами и плотностью, равными

i ---

геометрическим рлзмерам и плотности об- . разца, ползучесть которого при облучении необходимо исследовать. Вне зоны облучени  (например, в лабораторных услови х) подвешивают контрольный образец с возможностью качани  относительно точки подвеса. С течением времени контрольный образец деформируетс  под действием собственного веса, при этом периодически из0 мер ют деформацию образца и возбуждают свободные колебани  качани  образца (любым пригодным в конкретных услови х проведени  эксперимента способом, например ударом, толчком, пневматически и т.д.)отно5 сительно точки подвеса. Деформацию образца также измер ют любым пригодным в данных услови х способом, например оптическим при помощи катетометра, интерферометра и т.д. В случае необходимости

0 образец снимают и измер ют его длину. Измер ют периоды свободных колебаний об- разца и стро т зависимость изменени  периода колебаний от длины контрольного образца.

5Испытуемый в пол х ионизирующих излучений образец подвешивают аналогично контрольному образцу, т.е. путем применени  одинакового с контрольным образцом : подвеса. Периодически во времена, опреде0 л емые заданной программой испытаний, возбуждают свободные колебани  качани  испытуемого образца относительно точки подвеса, аналогичные колебани м контрольного образца (т.е. в той же плоскости

5 качани ). Измер ют периоды колебаний и по зависимости периода колебаний контрольного образца от его длины определ ют длину испытуемого в процессе облучени  образца, по которой суд т о ползучести об0 разца.

Дл  расширени  диапазона нагрузок к контрольному и испытуемому образцам аналогичным образом (путем применени  одинакового креплени ) жестко присоеди5 н ют грузы одинаковой массы и геометрических размеров.

Дл  увеличени  производительности способа за счет сокращени  времени испытани  контрольного образца последний на0 гревают и испытывают в диапазоне температур, ограниченном температурой возможных структурных изменений материала .

Дл  дальнейшего увеличени  точности

5 и повышени  удобства проведени  испытаний перед измерени ми деформации контрольного образца его охлаждают и термостатируюг до окончани  измерени  деформации и периода свободных колебаний качани .

Дл  дальнейшего повышени  точности термостатировзние контрольного образца провод т при температуре, при которой исследуют ползучесть испытуемого образца.

Дл  повышени  точности испытани  контрольного и исследуемого образцов провод т в ваккуме.

Проверку работоспособности способа проводили в лабораторных услови х на макете . В качестве образцов использовали отрезки олов нно-свинцового припо  в виде проволоки длиной по 500 мм и массой по 10 г. Узел подвеса включал ножевую опору и цанговый зажим. Дл  регистрации периода колебаний использовали источник сзета, оптическую систему,электрическую схему с фотодиодом, затемн емым ма тником в положении равновеси , частотомер-хронометр и другое оборудование. Изучали ползучесть образцов под действием собственного веса. Сначала испытали один образец в качестве контрольного. Периодически измер ли длину образца компаратором, возбуждали колебани  образца известной длины и измер ли их период. С использованием полученных пар значений строили зависимость периода колебаний от длины образца. По этой зависимости, в частности, длинам образца 500, 505, 510,515,520 и 525 мм соответствуют периоды колебаний 1,15820; 1,16398; 1,16973; 1,17545; 1,18114 и 1,18681 с. Затем на том же устройстве испытали на ползучесть второй условно недоступной образец. Результаты определени  деформации этого образца как по периоду колеб ний с учетом ранее полученной зависимости, так и непосредственно

компаратором совпали. Все измерени  проводили при комнатной температуре. Дл  ускорени  процесса ползучести в периоды времени между измерени ми образцы на- гревали.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позвол ет повысить точность измерений деформации

ползучести и устранить ограничени  на форму испытуемых объектов. Кроме того, при дополнительном аналогичном жестком присоединении грузов с одинаковыми массами и геометрическими размерами к испытуемому и контрольному образцам дополнительно расшир етс  диапазон нагрузок и повышаетс  точность определени  деформации ползучести при этих нагрузках. Дополнительный нагрев контрольного

образца в диапазоне температур, ограниченном температурой структурных изменений материала контрольного образца, позвол ет повысить производительность способа. Способ становитс  более удобным , если перед измерени ми деформации контрольного образца его охлаждают и тер- мостатируют до окончани  измерени  деформации и периода колебаний. Если термостатирование контрольного образца

производ т при температуре проведени  исследований испытуемого образца, то по- вышаетс  точность определени  деформации ползучести испытуемого образца. Проведение испытаний контрольного и исследуёмого образцов в вакууме также повышает точность определени  деформации ползучести.

Claims (6)

1. Способ испытаний образцов материалов на ползучесть при облучении, заключающийс  в том, что испытуемый образец подвешивают с возможностью качани  относительно точки подвеса, периодически возбуждают свободные колебани  качани  образца, измер ют период колебаний и определ ют деформацию ползучести образца, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  технологических возможностей при испытании образцов сложной формы за счет исключени  измерени  момента инерции в процессе деформации one зоны облучени , аналогично испытуемому образцу подвешивают с возможностью качани  относительно точки подвеса контрольный образец, выполненный одинаковым по размерам и плотности с испытуемым, периодически измер ют деформацию контрольного образца и возбуждают свободные колебани  качани  контрольного образца относительно точки подвеса аналогично колебани м испытуемого образца, измер ют период колебаний контрольного образца, а деформацию ползучести испытуемого образца определ ют с учетом деформации контрольного образца и изменени  периода его колебаний.

2. Способ поп. 1,отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона нагрузок, к контрольному и испытуемому образцам аналогичным образом жестко присоедин ют грузы с одинаковыми массами и геометрическими размерами.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности , контрольный образец нагревают и испытывают в диапазоне температур, огра ниченном температурой структурных изменений , материала контрольного образца.

;

4. Способ по пп.1-3, о т л,и чающий- с 4 тем, что, с целью повышени  точности и удобства проведени  испытаний, перед из- мефени ми деформации контрольного об- рфца его охлаждают и термостатируют до окончани  измерени  деформации и периода свободных колебаний.

0

5. Способ по пп. 1-4, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности, термостатирование производ т при температуре проведени  исследований испытуемого образца.

6. Способ по п. 1-5, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности, испытани  исследуемого и контрольного образцов провод т в вакууме.