RU2579643C1 - Apparatus for mechanical tests in conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials - Google Patents
Apparatus for mechanical tests in conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579643C1 RU2579643C1 RU2014152077/28A RU2014152077A RU2579643C1 RU 2579643 C1 RU2579643 C1 RU 2579643C1 RU 2014152077/28 A RU2014152077/28 A RU 2014152077/28A RU 2014152077 A RU2014152077 A RU 2014152077A RU 2579643 C1 RU2579643 C1 RU 2579643C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- toxic materials
- loading
- samples
- lever
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токсичных материалов на растяжение в условиях малоциклового нагружения в вакууме при повышенных температурах.The invention relates to mechanical tests, and specifically to tensile testing of toxic materials under low-cycle loading in vacuum at elevated temperatures.
Известна установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях (патент RU 2240531 с приоритетом от 26.02.03, опубликован 20.11.2004, G01N 3/18), которая содержит рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, средства подачи газовой среды и контрольно-измерительную аппаратуру, при этом стенки и фланцы рабочей камеры снабжены рубашкой охлаждения, штанги захватов образца и тоководы нагревателя имеют протоки охлаждения, с внутренней стороны рубашки охлаждения расположена теплоизолирующая конструкция, кроме того, на входе в рабочую камеру газовой среды дополнительно введены подпитывающий расширительный бачок с поршнем и регулятором подачи управляющего газа, а нагреватель выполнен в форме спирали и расположен в рабочей камере таким образом, что образец находится внутри спирали.A known installation for mechanical testing of materials in various environments at high temperatures and pressures (patent RU 2240531 with a priority of 02.26.03, published November 20, 2004, G01N 3/18), which contains a working chamber with grippers for the sample, a loading mechanism, a heater, means of supplying a gaseous medium and instrumentation, while the walls and flanges of the working chamber are equipped with a cooling jacket, the gripping rods of the sample and the current leads of the heater have cooling ducts, a heat insulation is located on the inside of the cooling jacket liruyuschaya design, moreover, at the inlet to the working chamber of the gaseous medium introduced further fueling the surge tank to the piston and the control gas feed regulator, and a heater is formed in a spiral shape and located in the working chamber so that the sample is inside the helix.
Недостатком известной машины является невозможность ее использования для механических испытаний образцов токсичных материалов при повышенных температурах без ее конструктивной доработки, что повлечет за собой усложнение конструкции и удорожание испытаний.A disadvantage of the known machine is the impossibility of its use for mechanical testing of samples of toxic materials at elevated temperatures without its structural development, which will entail the complexity of the design and the cost of testing.
Известна установка для механических испытаний образцов из токсичных материалов при повышенных температурах (патент RU 2400728 с приоритетом от 28.09.2009), которая содержит рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, регистрирующую аппаратуру, рубашку охлаждения, протоки охлаждения, выполненные, по крайней мере, в одном из захватов, рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс для исследования образца из токсичных материалов, регистрирующая аппаратура установлена непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, механизм нагружения представляет собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой - с гидравлическим домкратом с клапаном, в герметичной рабочей камере в течение периода испытаний поддерживается вакуум, сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее на ПЭВМ. Кроме того, захваты снабжены шарнирами, нагреватель снабжен распределителем тепла для выравнивания температурного поля, регистрирующая аппаратура состоит из дифференциально-трансформаторных датчиков измерения деформации и охлаждаемого тензодинамометра.A known installation for mechanical testing of samples of toxic materials at elevated temperatures (patent RU 2400728 with priority dated September 28, 2009), which contains a working chamber with grippers for the sample, a loading mechanism, a heater, recording equipment, a cooling jacket, cooling ducts, made according to in at least one of the grips, the working chamber is placed in a sealed glove box for examining a sample of toxic materials, recording equipment is installed directly on the working part of the sample and on a cooled grip, the loading mechanism is a lever with a load connected on one side to the grip and, on the other, with a hydraulic jack with a valve, a vacuum is maintained in the sealed working chamber during the test period, signals from the recording equipment are sent to the control and measuring equipment equipment, and from it to the PC. In addition, the grippers are equipped with hinges, the heater is equipped with a heat distributor for leveling the temperature field, the recording equipment consists of differential transformer strain gauges and a cooled strain gauge.
Недостатком известной установки является невозможность ее использования в условиях малоциклового нагружения образцов токсичных материалов.A disadvantage of the known installation is the impossibility of its use in conditions of low-cycle loading of samples of toxic materials.
Данная установка выбрана в качестве прототипа.This installation is selected as a prototype.
Задачей, стоящей перед авторами предполагаемого изобретения, является разработка установки для механических испытаний в условиях малоциклового (3-5 циклов) нагружения образцов из токсичных материалов при повышенных температурах с возможностью нагружения образца до заданного значения уровня деформирования и последующей разгрузки.The challenge facing the authors of the proposed invention is to develop a facility for mechanical testing under conditions of low-cycle (3-5 cycles) loading of samples of toxic materials at elevated temperatures with the possibility of loading the sample to a predetermined level of deformation and subsequent unloading.
Техническим результатом предлагаемого решения является возможность получения диаграмм деформирования в условиях малоциклового нагружения со скоростями деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых токсичных материалов за счет имеющейся двойной герметизации образцов из токсичных материалов.The technical result of the proposed solution is the ability to obtain strain diagrams under low-cycle loading with strain rates in the range of 10 -2 -10 -4 s -1 with the simultaneous protection of personnel and the environment from the effects of the tested toxic materials due to the existing double sealing of samples from toxic materials.
Технический результат достигается тем, что в установке для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов, содержащей вакуумируемую рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, представляющий собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой - с гидравлическим домкратом, снабженным управляемым клапаном, нагреватель образца, протоки охлаждения, выполненные по крайней мере, в одном из захватов, регистрирующую аппаратуру, установленную непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, сигналы с которой поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее -на ПЭВМ, согласно изобретению, груз подвешен к рычагу через металлическую проволоку, на участке которой имеются зажимы, соединенные с клеммами аккумулятора, один из которых соединен через тиристор, управляемый через блок сравнения регистрирующей аппаратурой, установленной на образце.The technical result is achieved by the fact that in the installation for mechanical testing under conditions of low-cycle loading of samples of toxic materials containing a vacuum working chamber with grippers for the sample, the loading mechanism, which is a lever with a load, connected on one side to the gripper, and on the other to a hydraulic jack equipped with a controlled valve, a sample heater, cooling ducts made in at least one of the grippers, recording equipment mounted directly on the working part of the sample and on the cooled grip, the signals from which are fed to the control and measuring equipment, and from it to the PC, according to the invention, the load is suspended from the lever through a metal wire, in the section of which there are clamps connected to the battery terminals, one of which connected through a thyristor controlled through a comparison unit with recording equipment mounted on the sample.
Рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс.The working chamber is placed in an airtight glove box.
Возможность осуществления малоциклового нагружения образца при растяжении достигается пережиганием металлической проволоки, на которой подвешен к рычагу груз. Это происходит при достижении заданного значения уровня деформирования испытуемого образца, который отслеживается блоком сравнения, который, в свою очередь, сравнивает уровень сигнала с датчиков измерения деформации и заранее заданное значение. При достижении заданного значения деформации образца блок сравнения посылает управляющий сигнал на тиристор, который, в свою очередь, позволяет подать напряжение с аккумулятора через зажимы на участок проволоки для подвеса груза, пережигая ее за короткое время. Таким образом, разрывается силовая цепь, и образец оказывается разгруженным. При неоднократном (3-5 раз) повторении испытания с заменой проволоки для подвеса груза достигается малоцикловое нагружение при растяжении.The possibility of low-cycle loading of the specimen under tension is achieved by burning a metal wire on which a load is suspended from the lever. This occurs when a predetermined level of deformation of the test sample is reached, which is monitored by a comparison unit, which, in turn, compares the signal level from the strain gauges and a predetermined value. When the specified strain value of the sample is reached, the comparison unit sends a control signal to the thyristor, which, in turn, allows you to apply voltage from the battery through the clamps to the wire section to suspend the load, burning it in a short time. Thus, the power circuit is broken, and the sample is unloaded. With repeated (3-5 times) repetition of the test with the replacement of the wire for suspension of the load, low-cycle tensile loading is achieved.
Скорости деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 осуществляются применением домкрата с управляющим клапаном.The strain rates in the range of 10 -2 -10 -4 s -1 are carried out using a jack with a control valve.
Защита персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых токсичных материалов осуществляется за счет применения герметичной вакуумной камеры и герметичного перчаточного бокса.Protection of personnel and the environment from exposure to toxic materials tested is achieved through the use of a sealed vacuum chamber and an airtight glove box.
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает возможность проведения механических испытаний в условиях малоциклового нагружения при растяжении образов из токсичных материалов при повышенных температурах со скоростями нагружения 10-2-10-4 с-1.Thus, the claimed technical solution provides the ability to conduct mechanical tests under low-cycle loading when tensile samples of toxic materials at elevated temperatures with loading speeds of 10 -2 -10 -4 s -1 .
На фиг. 1 показан пример схемы установки для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов при повышенных температурах, где:In FIG. 1 shows an example of a setup for mechanical testing under conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials at elevated temperatures, where:
1 - поддон;1 - pallet;
2 - груз;2 - cargo;
3 - рычаг;3 - lever;
4 - активный захват;4 - active capture;
5 - образец;5 - sample;
6 - дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций;6 - differential transformer strain gauges;
7 - охлаждаемый захват-динамометр;7 - cooled gripping dynamometer;
8 - гидравлический домкрат;8 - hydraulic jack;
9 - шарниры;9 - hinges;
10 - силовая рама;10 - power frame;
11 - охлаждаемый кожух;11 - a cooled casing;
12 - нагреватель с распределителем;12 - heater with distributor;
13 - крышка;13 - a cover;
14 - колпак;14 - a cap;
15 - блок сравнения;15 is a block comparison;
16 - аккумулятор;16 - battery;
17 - тиристор;17 - thyristor;
18 - зажимы;18 - clamps;
19 - проволока для подвеса груза.19 - wire for suspension of cargo.
Рабочая камера размещена в герметичном перчаточном боксе (на фиг. 1 не показан).The working chamber is placed in an airtight glove box (not shown in FIG. 1).
В состав механизма нагружения входит рычаг 3, с одной стороны к которому присоединен активный захват 4. С противоположной стороны к рычагу 3 на поддон 1 укладывается груз 2. Груз 2 может поддерживаться гидравлическим домкратом 8 с управляемым клапаном (на фиг. 1 не показан). В исходном состоянии вес груза 2 воспринимается гидравлическим домкратом 8 полностью, вследствие чего образец 5 не нагружен. При проведении испытания гидравлический домкрат 8 разгружается, и нагрузка плавно передается от домкрата 8 на рычаг 3, а через него - на образец 5. Образец 5 закрепляется в активном захвате 4 и охлаждаемом захвате-динамометре 7 через шарниры 9. Силовая цепь через охлаждаемый захват-динамометр 7, образец 5, активный захват 4 и силовую раму 10 замыкается на крышку 13. Охлаждаемый захват-динамометр 7 одновременно является тензодинамометром для измерения усилия, прикладываемого к образцу 5. Измерение удлинения рабочей части образца 5 производится дифференциально-трансформаторными датчиками измерения деформаций 6. Охлаждаемый захват-динамометр 7 и дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций 6 представляют собой регистрирующую аппаратуру. В испытаниях при повышенной температуре применяется электрический нагреватель с распределителем 12 для создания равномерного температурного поля, который позволяет производить нагрев образца 5 в интервале температур 20…600°С. Охлаждаемый кожух 11, крышка 13 и колпак 14 образуют герметичную полость для создания вакуума, предотвращающего коррозию образцов из токсичных материалов при их испытании с повышенной температурой. Вакуум в герметичной рабочей камере поддерживается в течение всего периода испытаний. В испытаниях с повышенной температурой во избежание нагрева охлаждаемого захвата-динамометра 7, расположенного в непосредственной близости к нагретому образцу 5, и связанного с этим искажения его показаний, последний охлаждается изнутри проточной водопроводной водой (на фиг. 1 не показано). Температура образца измеряется хромель-копелевой термопарой (на фиг. 1 не показана).The loading mechanism includes a lever 3, on one side of which an active grip 4 is attached. On the opposite side, a load 2 is placed on the pallet 3. The load 2 can be supported by a hydraulic jack 8 with a controlled valve (not shown in Fig. 1). In the initial state, the weight of the load 2 is perceived completely by the hydraulic jack 8, as a result of which the sample 5 is not loaded. During the test, the hydraulic jack 8 is unloaded, and the load is smoothly transferred from the jack 8 to the lever 3, and through it to the sample 5. Sample 5 is fixed in the active gripper 4 and the cooled gripper-dynamometer 7 through the joints 9. The power circuit through the cooled gripper dynamometer 7, sample 5, the active grip 4 and the power frame 10 closes on the cover 13. The cooled gripper-dynamometer 7 is simultaneously a strain gauge for measuring the force applied to the sample 5. The elongation of the working part of the sample 5 is measured diffe with potential transformer strain gauges 6. The cooled gripping dynamometer 7 and differential transformer strain gauges 6 are recording equipment. In tests at elevated temperatures, an electric heater with a distributor 12 is used to create a uniform temperature field, which allows heating of sample 5 in the temperature range of 20 ... 600 ° C. The cooled casing 11, the lid 13 and the cap 14 form a sealed cavity to create a vacuum that prevents corrosion of samples of toxic materials when tested at elevated temperatures. Vacuum in a sealed working chamber is maintained throughout the test period. In tests with elevated temperature, in order to avoid heating the cooled gripping dynamometer 7, located in close proximity to the heated sample 5, and the associated distortion of its readings, the latter is cooled from the inside by running tap water (not shown in Fig. 1). The temperature of the sample is measured by a chromel-kopel thermocouple (not shown in Fig. 1).
При нагружении образца 5 грузами 2 через рычаг 3 дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций 6 регистрируют изменение электрического сигнала, величина которого однозначно связана с деформацией образца 5. Этот сигнал поступает на блок сравнения 15, в котором сравнивается величина сигнала с датчиков 6 и заранее заданное значение. По достижении сигнала с датчиков 6 до заранее заданного уровня, блок сравнения 75 подает управляющий импульс на тиристор 17, который, открываясь, позволяет подать напряжение с аккумулятора 16 через зажимы 18 на проволоку для подвеса груза 19, пережигая ее за короткое время. Таким образом, разрывается силовая цепь, образец 5 оказывается разгруженным и завершается первый цикл испытаний.When the sample is loaded with 5 weights 2 through the lever 3, differential-transformer strain gauges 6 measure the change in the electrical signal, the value of which is uniquely associated with the deformation of the sample 5. This signal is sent to the comparison unit 15, which compares the signal from the sensors 6 and a predetermined value . Upon reaching the signal from the sensors 6 to a predetermined level, the comparison unit 75 delivers a control pulse to the thyristor 17, which, opening, allows you to apply voltage from the battery 16 through the clamps 18 to the wire for hanging the load 19, burning it in a short time. Thus, the power circuit is broken, sample 5 is unloaded and the first test cycle is completed.
При неоднократном (3-5 раз) повторении испытания с заменой проволоки для подвеса груза достигается малоцикловое нагружение при растяжении.With repeated (3-5 times) repetition of the test with the replacement of the wire for suspension of the load, low-cycle tensile loading is achieved.
Благодаря заявляемой совокупности признаков решения появляется возможность механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов при повышенных температурах с возможностью нагружения образца до заданного значения уровня деформирования и последующей разгрузки.Thanks to the claimed combination of features of the solution, the possibility of mechanical testing under low-cycle loading of samples from toxic materials at elevated temperatures with the possibility of loading the sample to a predetermined level of deformation and subsequent unloading appears.
Изготовлен опытный образец установки, испытан, результаты подтвердили работоспособность установки и получение нового технического результата.A prototype of the installation was manufactured, tested, the results confirmed the operation of the installation and obtaining a new technical result.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014152077/28A RU2579643C1 (en) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Apparatus for mechanical tests in conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014152077/28A RU2579643C1 (en) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Apparatus for mechanical tests in conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2579643C1 true RU2579643C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014152077/28A RU2579643C1 (en) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Apparatus for mechanical tests in conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2579643C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884292A (en) * | 2017-10-18 | 2018-04-06 | 潍坊科技学院 | A kind of complementary energy of curvature-prevention support component and remaining life Forecasting Methodology and device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU200264A1 (en) * | INSTALLATION FOR TESTING MATERIAL SAMPLES FOR CREEPING UNDER PRESSURE AGGRESSIVE MEDIUM | |||
| SU98121A1 (en) * | 1952-10-09 | 1953-11-30 | А.И. Ерошкин | Creep and Strength Testing Machine |
| RU2400728C1 (en) * | 2009-09-28 | 2010-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Installation for mechanical tests of samples out of fissible materials at higher temperature |
| CN103245569A (en) * | 2013-04-28 | 2013-08-14 | 华北电力大学 | Material test method and system for high-temperature gas corrosion and creep |
-
2014
- 2014-12-22 RU RU2014152077/28A patent/RU2579643C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU200264A1 (en) * | INSTALLATION FOR TESTING MATERIAL SAMPLES FOR CREEPING UNDER PRESSURE AGGRESSIVE MEDIUM | |||
| SU98121A1 (en) * | 1952-10-09 | 1953-11-30 | А.И. Ерошкин | Creep and Strength Testing Machine |
| RU2400728C1 (en) * | 2009-09-28 | 2010-09-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Installation for mechanical tests of samples out of fissible materials at higher temperature |
| CN103245569A (en) * | 2013-04-28 | 2013-08-14 | 华北电力大学 | Material test method and system for high-temperature gas corrosion and creep |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884292A (en) * | 2017-10-18 | 2018-04-06 | 潍坊科技学院 | A kind of complementary energy of curvature-prevention support component and remaining life Forecasting Methodology and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Rapid determination of fatigue life based on temperature evolution | |
| RU2515351C1 (en) | Plant for mechanical and thermal tests of sample from current-conducting material during pulse heating | |
| CN103776702B (en) | A kind of corrosion and hot environment under low cycle fatigue test device and method | |
| CN105588854B (en) | Fast temperature scanning screening calorimeter | |
| RU2400728C1 (en) | Installation for mechanical tests of samples out of fissible materials at higher temperature | |
| CN104251798A (en) | High-strength bolt delayed fracture test method and apparatus thereof | |
| RU2579643C1 (en) | Apparatus for mechanical tests in conditions of low-cycle loading of samples from toxic materials | |
| CN105445116B (en) | A kind of polymeric material room high temperature multiaxis circulation test device | |
| RU2538419C1 (en) | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat | |
| RU2606992C2 (en) | Method of coal or coal mix expansion pressure determining and device for its implementation | |
| RU2623827C1 (en) | Method of explosive transformation parameter determination | |
| RU198041U1 (en) | Installation for testing a tube sample for thermal fatigue | |
| CN105699619B (en) | A kind of metal fever potential measuring instrument | |
| RU2612197C1 (en) | Test rig for hardness of sample made of toxic material | |
| CN106403618A (en) | Electric heating furnace and temperature control system thereof | |
| RU202066U1 (en) | DEVICE FOR TIGHTNESS CONTROL OF LARGE VESSELS | |
| CN102788650B (en) | Durable performance detection method of blast furnace foundation sheathed thermocouple | |
| RU2665779C1 (en) | Device for determination of thermal stability of substances | |
| RU2634309C1 (en) | Method of measuring helium concentration in fuel element | |
| CN113866027B (en) | Thermal-salt-force-water-oxygen coupled corrosion fatigue test device and method | |
| CN111307610A (en) | High-temperature wire material tensile test device and method | |
| JP5219155B2 (en) | Sample strength test apparatus and sample strength test method | |
| RU2745795C1 (en) | Device for determining thermal resistance of substances | |
| CN204064982U (en) | Metal solidification process density determinator | |
| JP2014044221A (en) | Method for evaluating corrosion fatigue damage |