SU1441242A1 - Способ исследовани объемной ползучести материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  исследовани  объемной ползучести материалов как в услови х осевого сжати , так и в услови х сложного напр женного состо ни . Целью изобретени   вл етс  повьшение точности путем создани  в образце однородного напр женного состо ни . Цилиндрический образец 9 и трубчатую :вставку 10 размещают между двух мембран 2. При создании сжимающего усили  путем повьшени  давлени  в полост х 3 и 5 поперечные деформации образца 9 и мембран 2 будут равны, т.к. материал дл  мембран 2 выбирают из услови ;|и„/Е, (и./Ео., где./и„ир„- козффициенты поперечной деформации материалов образца 9 и мембран 2, а Е и ЕО - их модули упругости. Материал вставки 10 выбирают из услови  равенства его модул .упругости и коэффициента поперечной деформации сЬ- ответствующим параметрам образца 10, в результате чего они будут деформироватьс  совместно, и вли ние изгибовg мембран 2 в местах заделки сказываетс  тольк о на периферийную часть вставки 10 и не вли ет на периферийную часть образца 9. 1 ил. (Л

Description

1- 7

-0

t

10- Sщщ

ш

т

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано дл  исследовани  объемной ползучести материалов как в услови х осевого сжати , так и в услови х сложного напр женного состо ни .

Целью 1 зобретени   вл етс  повышение точности путем создани  в образце однородного напр женного состо ни  .

На чертехсе представлено устройство , реализующее способ при сложном напр женном состо нии образца.

Устройство содержит замкнутую камеру 1, заполненную жидкостью и разделенную мембранами 2 на изолированные полости 3-5, снабженные соответственно подвод щими трубками 6-8. Цилиндрический образец 9 установлен между мембранами 2, а .концентрично ему установлена трубчата  вставка 10 с радиальным отверстием. { Замкнута  камера 1 размещена в замкнутом сосуде 11 , полость 12 которого заполнена жидкостью и соединена с атмосферой трубкой 13.

Способ исследовани  объемной ползучести материалов реализуетс  еле-., дующим образом.

Полости 3-5 и 12 заполн ют жидкостью . Кольцева  полость, образованна  образцом 9 и трубчатой вставкой 10, заполн етс  через радиальное отверстие .

Через подвод щие трубки 6-8 в полост х 3-5 камеры 1 поднимают давление и создают в образце 9 сложное на- пр женное состо ние. Реализаци  различных видов сложного напр женного состо ни  зависит от комбинации величин , создаваемых в полост х 3-5 давлений . При подаче в полости 3-5 оди- наковых давлений реализуетс  сложное напр женное состо ние типа CJ, всестороннее сжатие образца 9. При : подаче в полость 4 давлени , отличного от равных между собой давлений в, полост х 3 и 5, реализуетс  сложное напр женное состо ние типа, ( - всестороннее сжатие образца 9 с наложением осевой силы. При подаче одинаковых давлений в полости 3 и 5 и отсутствии давлении мезаду ними реализуетс  одноосное напр женное состо ние типа ff, 0;(52 0; G ,0 - осевое сжатие образца 9 (G| , , (Т) - на

пр жени  по соответствующим ос м, действующим на образец 9.) ,

Мембраны 2 выполнены из материала

с отношением коэффициента поперечной деформации u к модулю продольной упругости Е, равным отношению зтих характеристик материала исследуемого образца 9, в результате чего при

осевом сжатии цилиндрического образца 9 в нем возникают напр жени , под действием которых образец 9 деформи- руетс . Продольна  деформаци  определ етс  по закону Гука:

Е (П

f-io Е

где 6,0 продольна  осева  деформаци  образца 9;

GQ - напр жение, приложенное к образцу 9;

EQ - модуль продольной упругости

материала образца 9. Образцы, работающие на раст жение Ш1и„ сжатие, испытывают помимо про-. дольных деформаций и поперечные,

которые определ ютс  через коэффициент поперечной деформации fUo

rt, - О

( .

(2)

где f по - поперечна  деформаци  образца 9.

Выразив из равенства (2) и подставив вместо правую часть выражени  (I), получаем

- -в ° (3)

Так как осевое сжатие образца 9 осуществл ют через мембраны 2, которые под действием давлени  рабочей жидкости также деформируютс , то поперечна  деформаци  мембраны 2 определ етс  аналогично:

-.(

. Ь-ПЛА р - м

(4)

где пм поперечна  деформаци  мембраны 2;

рд,- коэффициент поперечной деформации материала мембраны 2 ; Е - модуль продольной упругости

материала мембраны 2; (j,f - напр жение, приложенное к

мембране 2.

Дл  исключени  трени  между мембраной 2 и исследуемым образцом 9 при совместном деформировании, поперечные перемещени  мембраны 2 и образца 9 должны совпадать, что достц

гаетс  при условии равенства попере ных деформаций „„ и f „ :

.г„,Епм.(5)

Подставл   в равенство (5) правы части выражений (3) и (4), с учетом того, что GO получаем

1.(6)

ЕО Е„

Таким образом, вьшолнение услови  (б) обеспечивает совместную поперечную деформацию образца 9 и мембраны 2, исключа  трение между ними и неоднородность напр женного состо ни  образца (бочкообразную форму).

Дл  компенсации изгиба мембран 2 вблизи мест заделки концентрично образцу 9 располагают равную ему по длине трубчатую вставку 10 и осевое сжатие образца 9 и вставки 10 осуще- ствл ют совместно. В результате напр жени , которые должны были возникнуть на периферийной части образца 9 за счет изгиба мембран 2, перег нос тс  на периферийную часть встав- ки 10.

При подаче комбинации давлений в изолированные полости 3-5 замкнутой- камеры 1 образец 9 и вставка 10 де- формируют.с . Осева  деформаци  образ ца ° определ етс  по закону Гука дл  трехосного напр женного состо ни

10 ,

гдеС,о .ff-io

(7)

- напр жени  по соответствующим ос м, приложенные к образцу 9.

в

Осева  деформаци  вставки 10 определ етс  аналогично:

«в y..-(e«. . . (8) Е

где

модуль продольной упругости материала вставки 1uj И ц - коэффициент поперечной деформации материала встав- ки 10;

напр жени  no соответствующим ос м, приложенным к вставке 10.

Так как перенос дополнительных нагрузок, вызванных изгибом мембран 2 вблизи мест заделки на периферийную часть вставки 10, осуществл етс  при условии равенства высот образца 9 и вставки 10, то необходимо, чтобы это paBeHtTBO сохранилось при любых

Это возможно лишь в

- нагрузках. чае, когда

ю 15

20 25

- 30 6-8

-46 - О

Подставл   в (9) правые части НИИ (7) и (8), получаем 1

(9) выра же76+G- .

(Уб(

10 -(UC,(G;

зв

) .

(10)

35

40

45

Напр жени , приложенные к вставке 10, соответственно равны напр жени м , приложенным к образцу 9, так как вставка 10 и образец 9 наход тс  в одинаковых услови х нагружени , следовательно, равенство (9) выполн етс  при

. и pe(Ua.(П)

Таким образом, при выполнении услови  (11) образец 9 и вставка 10 перемещаютс  совместно, и вли ние изгиба мембраны 2 в месте заделки сказываетс  только на периферийную часть вставки 10, не нагружа  периферийную часть образца 9 дополнительными нагружени ми.

Объемные деформации образца 9 и вставки 10 и камеры I измер ют по уровн м жидкости в подающих

и 13.

Изменение объемов полостей 3-5 подсчитывают из соотнощени 

.Mi.-(SVp.

где i - индекс полостей 3-5 и соответствующих им трубок 6-8; d. - внутренний диаметр трубки

i-й полости;

- изменение объема жидкости вследствие ее сжати  давлением р; .

Одновременно измер ют изменени  уровн  жидкости fil-p в трубках 13 и подсчитывают изменени  объема замкнутой камеры 1 uV..

(li)

UV,

Pi

U M.-f

(13)

50

к )

где d - внутренний диаметр капилл рной трубки 9.

Объемную ползучесть исследуемого образца ДУ при заданных услови х на- гружени  вычисл ют по разности изменений объемов и &V) с учетом изменени  объема втулки ЛУь.

V uVj-;-fc.VK.(14)

. I

Способ позвол ет повысить достоверность исследований за счет исключени  неоднородности напр женного

51

состо ни  образца при сжатии, св занного с бочкообразованием.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ исследовани  объемной ползучести материалов, заключающийс  в осевом сжатии цилиндрического образца и измерении его объемной, деформации , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности, ежа тие образца осуществл ют совместно с равной ему по длине трубчатой вставкой, расположенной концентрично вокруг него, путем воздействи  на

   412426

   торцы вставки и образца эластичными мембранами, материал дл  вставки выбирают из услови  равенства его модул  упругости и коэффициента поперечной деформации этим же параметрам образца , а материал дл  эластичных мембран выбирают из услови  (U« ЕО

   коэффициенты поперечной деформации материалов мембраны и образца; модули упругости мате- риалов мембраны и об-- разца.

   10

   где

   ЕМ (лдИ («о

   15