RU2538419C1 - Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat - Google Patents
Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538419C1 RU2538419C1 RU2013136723/28A RU2013136723A RU2538419C1 RU 2538419 C1 RU2538419 C1 RU 2538419C1 RU 2013136723/28 A RU2013136723/28 A RU 2013136723/28A RU 2013136723 A RU2013136723 A RU 2013136723A RU 2538419 C1 RU2538419 C1 RU 2538419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heating
- determination
- tensile strength
- sample
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам определения механических характеристик диэлектрических материалов с учетом условий их применения.The invention relates to methods for determining the mechanical characteristics of dielectric materials, taking into account the conditions of their use.
Известен способ определения механических характеристик материала при нагреве образца электрическим нагревателем, расположенным вблизи поверхности образца, за счет чего возможно достижение температуры испытания 2500°C (Магнитский И.В., Пономарев К.А., Миронихин А.Н. Доработка и настройка установки для механических испытаний композиционных материалов при высоких температурах / Материалы XIX научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. Москва, ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» 14-18 ноября 2011 г.). Недостатком этого способа является применение нагревателей из графита, из-за чего испытания при температурах больше 650°C проводят в инертной среде, что не соответствует условиям эксплуатации материала.A known method for determining the mechanical characteristics of a material when a sample is heated by an electric heater located near the surface of the sample, due to which it is possible to achieve a test temperature of 2500 ° C (Magnitsky I.V., Ponomarev K.A., Mironikhin A.N. Mechanical Testing of Composite Materials at High Temperatures / Materials of the XIX Scientific and Technical Conference of Young Scientists and Specialists. Moscow, Rocket and Space Corporation Energia, November 14-18, 2011). The disadvantage of this method is the use of graphite heaters, which is why tests at temperatures above 650 ° C are carried out in an inert environment, which does not correspond to the operating conditions of the material.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения предела прочности при растяжении диэлектрических материалов за счет приближения условий испытания образца к эксплуатационным тепловым нагрузкам материала в изделии. Поставленная задача решается тем, что предложен способ определения предела прочности при растяжении диэлектрических материалов, включающий нагрев образца по заданному режиму, и определение его предела прочности при растяжении, отличающийся высокой скоростью нагрева за счет применения промежуточного металлического нагревательного элемента, имеющего тепловой контакт с испытываемым образцом и нагреваемого при помощи индукционного нагревателя.The task of the invention is to increase the accuracy of determining the tensile strength of dielectric materials by approximating the test conditions of the sample to the operational thermal loads of the material in the product. The problem is solved in that the proposed method for determining the tensile strength of dielectric materials, including heating the sample in a given mode, and determining its tensile strength, characterized by a high heating rate due to the use of an intermediate metal heating element having thermal contact with the test sample and heated by induction heater.
Способ учитывает специфику применения материалов в изделиях с высокими тепловыми нагрузками и скоростями нагрева. В условиях эксплуатации материала в таких изделиях происходит динамический нагрев при скоростях нагрева 10-100°C/с до температуры начала деструкции при общем времени нагрева от нескольких десятков секунд до нескольких минут. Вследствие этого материал в условиях эксплуатации испытывает тепловые нагрузки меньшей длительности, чем в условиях механических испытаний образцов стандартными методами. При этом время выдержки материала при высокой температуре оказывает существенное влияние на его механические характеристики.The method takes into account the specifics of the use of materials in products with high thermal loads and heating rates. Under the conditions of operation of the material in such products, dynamic heating occurs at heating rates of 10-100 ° C / s to the temperature at which the destruction begins with a total heating time of several tens of seconds to several minutes. As a result of this, the material under operating conditions experiences thermal loads of shorter duration than under mechanical testing of samples by standard methods. Moreover, the exposure time of the material at high temperature has a significant impact on its mechanical characteristics.
Сущность способа заключается в определении предела прочности при растяжении стандартных образцов при высокоинтенсивном индукционном нагреве промежуточного металлического нагревательного элемента, имеющего тепловой контакт с испытываемым образцом. Индукционный нагрев позволяет осуществлять быстрый нагрев промежуточного металлического нагревательного элемента с возможностью точного автоматического управления нагревом, что является существенным для реализации динамического нагрева по заданному режиму.The essence of the method is to determine the tensile strength of standard samples during high-intensity induction heating of an intermediate metal heating element having thermal contact with the test sample. Induction heating allows rapid heating of the intermediate metal heating element with the ability to accurately automatically control the heating, which is essential for the implementation of dynamic heating in a given mode.
Изобретение поясняется конкретным примером определения предела прочности при растяжении диэлектрических материалов. Испытания проводят на испытательной машине, дополнительно оборудованной индукционным нагревателем 1 для нагрева металлических пластин 2, расположенных по обеим сторонам образца 3 (фиг.1). Температура образца контролируется в центре металлической пластины с помощью пирометра или термоэлектрического преобразователя, рабочий спай которого имеет надежный контакт с поверхностью пластины или приварен точечной сваркой.The invention is illustrated by a specific example of determining the tensile strength of dielectric materials. The tests are carried out on a testing machine, additionally equipped with an
Для испытаний применяются образцы по стандарту ГОСТ 11262-80 в виде пластин из композиционного материала размером 250×25 мм, толщиной от 2 до 6 мм. Рабочая зона образцов составляет 25 мм в центре образца. Для нагрева применяются металлические пластины размером 25×25 мм. Прочность при растяжении σ, кгс/мм определяется по формулеFor testing, samples are used according to the standard GOST 11262-80 in the form of plates of composite material measuring 250 × 25 mm, thickness from 2 to 6 mm. The working area of the samples is 25 mm in the center of the sample. For heating, metal plates with a size of 25 × 25 mm are used. The tensile strength σ, kgf / mm is determined by the formula
где P - максимальная нагрузка при испытании на растяжение, кгс;where P is the maximum load during tensile testing, kgf;
S - площадь поперечного сечения, мм2.S is the cross-sectional area, mm 2 .
На фиг.2, а показана расчетная конечно-элементная модель (1/4 часть) испытываемого образца. Из расчетов следует, что рекомендуемым режимом нагрева является выход на температуру испытаний 1000°C за 60 секунд с последующей выдержкой не менее 20 секунд (фиг.2, б). При таком режиме рабочая зона образца прогревается полностью и равномерно, а термические напряжения, возникающие в образце при нагреве, не превышают 3% от разрушающей нагрузки.Figure 2, a shows the calculated finite element model (1/4 part) of the test sample. From the calculations it follows that the recommended heating mode is to reach the test temperature of 1000 ° C in 60 seconds with a subsequent exposure of at least 20 seconds (Fig.2, b). In this mode, the working zone of the sample is heated completely and evenly, and the thermal stresses arising in the sample upon heating do not exceed 3% of the breaking load.
Эксперимент (фиг.3) показал хорошее соответствие с результатами расчетов - время выхода на температуру испытания 1000°C составляет ~50 с. Таким образом, рассматриваемая конструкция образца и системы нагрева позволяет осуществить имитацию температурного режима рабочей части образца, соответствующего изделию и корректно провести испытания образца при осевом растяжении.The experiment (figure 3) showed good agreement with the calculation results - the time to reach the test temperature of 1000 ° C is ~ 50 s. Thus, the considered design of the sample and the heating system makes it possible to simulate the temperature regime of the working part of the sample corresponding to the product and correctly test the sample under axial tension.
На фиг.4 показана диаграмма деформирования образца при испытании на растяжение, а на фиг.5 представлен образец после проведения испытания. Разрушение образца произошло в середине рабочей зоны. Такой характер разрушения был зафиксирован на всех образцах, прошедших испытания, что говорит о хорошей воспроизводимости условий испытаний. Полученные результаты характеризуются низким разбросом значений прочности - до 8% при температуре испытаний 1000°C.Figure 4 shows a diagram of the deformation of the sample during the tensile test, and figure 5 shows the sample after the test. The destruction of the sample occurred in the middle of the working area. This nature of the failure was recorded on all samples tested, which indicates good reproducibility of the test conditions. The results are characterized by a low dispersion of strength values - up to 8% at a test temperature of 1000 ° C.
Данное техническое предложение позволяет приблизить условия испытания материала к эксплуатационным тепловым нагрузкам в изделиях, тем самым снизив погрешность определения механических характеристик.This technical proposal allows us to bring the test conditions of the material closer to the operational thermal loads in the products, thereby reducing the error in determining the mechanical characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136723/28A RU2538419C1 (en) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136723/28A RU2538419C1 (en) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538419C1 true RU2538419C1 (en) | 2015-01-10 |
RU2013136723A RU2013136723A (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53281811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013136723/28A RU2538419C1 (en) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538419C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685074C1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") | Apparatus for testing mechanical properties of dielectric materials at high temperature |
RU2687892C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-05-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Flat metal sample for mechanical tests |
RU2711557C1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-01-17 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of determining ultimate tensile strength of ceramic and composite materials during induction heating |
RU2738432C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-12-14 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Method for thermal loading of aircraft structural elements |
RU2794108C1 (en) * | 2022-10-07 | 2023-04-11 | Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method for determining tensile strength of ceramic and composite materials |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU89432A1 (en) * | 1950-03-16 | 1950-11-30 | И.А. Яров | Tensile Testing Machine for Metal Samples |
SU146577A1 (en) * | 1960-07-07 | 1961-11-30 | Н.И. Волков | Machine for determining the mechanical properties of tensile and high-speed heating of flat samples |
JP2000241325A (en) * | 1999-02-22 | 2000-09-08 | Japan Science & Technology Corp | High-temperature strength-testing device |
-
2013
- 2013-08-06 RU RU2013136723/28A patent/RU2538419C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU89432A1 (en) * | 1950-03-16 | 1950-11-30 | И.А. Яров | Tensile Testing Machine for Metal Samples |
SU146577A1 (en) * | 1960-07-07 | 1961-11-30 | Н.И. Волков | Machine for determining the mechanical properties of tensile and high-speed heating of flat samples |
JP2000241325A (en) * | 1999-02-22 | 2000-09-08 | Japan Science & Technology Corp | High-temperature strength-testing device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Магнитский И.В., Пономарев К.А., Миронихин А.Н. Доработка и настройка установки для механических испытаний композиционных материалов при высоких температурах / Материалы XIX научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. Москва, ОАО "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" 14-18 ноября 2011 г. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685074C1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") | Apparatus for testing mechanical properties of dielectric materials at high temperature |
RU2687892C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-05-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Flat metal sample for mechanical tests |
RU2711557C1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-01-17 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of determining ultimate tensile strength of ceramic and composite materials during induction heating |
RU2738432C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-12-14 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Method for thermal loading of aircraft structural elements |
RU2794108C1 (en) * | 2022-10-07 | 2023-04-11 | Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method for determining tensile strength of ceramic and composite materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013136723A (en) | 2015-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Naderi et al. | Real-time fatigue life monitoring based on thermodynamic entropy | |
RU2538419C1 (en) | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat | |
Fan et al. | A new application of the infrared thermography for fatigue evaluation and damage assessment | |
Zhang et al. | Rapid determination of fatigue life based on temperature evolution | |
CN107389445A (en) | A kind of method of stress relaxation test evaluation material reheat cracking susceptibility | |
JP2014077696A (en) | Creep test device and creep test method | |
EP2677297A1 (en) | Method for ultrasonic fatigue testing at high temperature, and testing device | |
US20200116660A1 (en) | System for thermally influencing a crack tip of crack within a specimen and related methods | |
JP5023995B2 (en) | Heat-resistant material testing equipment and test piece | |
CN105445116B (en) | A kind of polymeric material room high temperature multiaxis circulation test device | |
Schaumann et al. | Fatigue tests of axially loaded butt welds up to very high cycles | |
CN108398336B (en) | Method for obtaining fracture of high-temperature tensile sample | |
NL2026681A (en) | System and method for testing uniaxial tensile high-temperature mechanical properties of plate | |
RU2561014C1 (en) | Method of non-destructive resting of degree of exhaustion of protective properties of filter-absorbing articles | |
RU2313082C1 (en) | Metallic product inspection method | |
Lew et al. | A Joule Heated High-Temperature Tensile Split Hopkinson Pressure Bar | |
CN114354689A (en) | Method for measuring defect depth of sample by square wave excitation infrared thermal wave imaging | |
RU2548607C1 (en) | Method for determining ultimate strength and elasticity modulus at offset of adhesive joints of metal specimens at induction heating | |
Bär | Determination of dissipated Energy in Fatigue Crack Propagation Experiments with Lock-In Thermography and Heat Flow Measurements | |
KR102103429B1 (en) | Apparatus for high temperature indentation fatigue test | |
Fan | Infrared thermographic method to rapidly evaluate high-cycle fatigue behavior of welded joints | |
RU2598699C1 (en) | Method of determining temperature dependence of emissivity factor (versions) | |
RU2624613C1 (en) | Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation | |
Yang et al. | Impression creep of Sn3. 5Ag eutectic alloy | |
RU2634309C1 (en) | Method of measuring helium concentration in fuel element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |