SU1742670A1

SU1742670A1 - Device for material fastness tests at hydrostatic pressure

Info

Publication number: SU1742670A1
Application number: SU864756437A
Authority: SU
Inventors: Юрий Павлович Зезин; Юрий Иванович Козырев
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Механики Мгу. Им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1992-06-23

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл испытани материалов на раст жение при одновременном действии гидростатического давлени . Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей и снижение энергоемкости. Образец 1 размещают в испытательной камере 6 в захватах 2 и 3. Шток 11 выполнен в виде поршн , торец которого, св занный с активным захватом 3, размещен в камере 6. При повышении давлени в испытательной камере 6 образец 1 нагружаетс внешним давлением , а также раст гивающим усилием от действи давлени в камере 6 на торец штока 11. Величина раст гивающего усили регулируетс путем перемещени копира 16. 1 ил. 15 Н .16 сл С VI 4 ;ГО О VI О The invention relates to devices for testing materials for stretching under the simultaneous action of hydrostatic pressure. The purpose of the invention is to enhance operational capabilities and reduce energy intensity. Sample 1 is placed in test chamber 6 in grips 2 and 3. Rod 11 is made in the form of a piston, the end of which associated with active gripper 3 is placed in chamber 6. With increasing pressure in test chamber 6, sample 1 is loaded with external pressure as well as the tensile force from the pressure in the chamber 6 on the end of the rod 11. The magnitude of the tensile force is adjusted by moving the copier 16. 1 Il. 15 N .16 cl C VI 4; GO O VI O

Description

Изобретение относитс к устройствам дл испытани материалов на раст жение при одновременном действии гидростатического давлени и может быть использовано дл исследовани механических свойств полимеров и композитов на их основе, которые про вл ют существенную зависимость механических характеристик от гидростатического давлени . Исследовани подобных зависимостей вл етс необходимым дл успешного проектировани узлов и деталей из подобных материалов, подвергающихс в процессе эксплуатации воздействию жидкостей и газов под высоким давлением.The invention relates to devices for testing tensile materials under the simultaneous action of hydrostatic pressure and can be used to study the mechanical properties of polymers and composites based on them, which show a significant dependence of the mechanical characteristics on the hydrostatic pressure. The study of such dependencies is necessary for the successful design of assemblies and parts made of similar materials, which are exposed in the course of operation to high-pressure liquids and gases.

Известны устройства дл испытани материалов на раст жение в гидростатически сжатой жидкой среде. Примером может служить установка дл испытани материалов под напр жением в различных средах при повышенных температурах и давлени х, в которой перемещение подвижного захвата вызывает изменение объема испытательной камеры, что естественным образом приводит к изменению давлени жидкой среды и необходимости оснащени установки устройством компенсации этого изменени объема, Отсутствие устройства компенсации не позвол ет поддерживать давление среды в испытательной камере на заданном посто нном уровне, что существенно снижает точность измерений при испытании материалов с сильной зависимостью механических свойств от гидростатического дав- лени (така про вл етс у дисперснонно-упрочненных полимерных композитов с эластичной матрицей), или при испытании материалов с большой величиной предельной деформации, поскольку падение давлени в этом случае может быть незначительным.Apparatus for testing materials for stretching in a hydrostatically compressed liquid medium are known. An example would be a setup for testing materials under stress in various environments at elevated temperatures and pressures, in which moving the moving grip causes a change in the volume of the test chamber, which naturally leads to a change in pressure of the liquid medium and the need to equip the installation with a device to compensate for this change in volume, The absence of a compensation device does not allow maintaining the pressure of the medium in the test chamber at a given constant level, which significantly reduces the measurements when testing materials with a strong dependence of mechanical properties on the hydrostatic pressure (such is manifested in dispersion-strengthened polymer composites with an elastic matrix), or in testing materials with a large value of ultimate deformation, since the pressure drop in this case may be insignificant .

Известна также установка высокого давлени дл исследовани механических свойств материалов, содержаща раму и укрепленный на ней сосуд высокого давлени с затвором и прессом дл создани усили на образец, нагружающий мультипликатор и пресс дл его подъема. С целью повышени точности измерений эта установка снабжена вторым мультипликатором, который предназначен дл компенсации падени давлени жидкой среды в результате изменени объема камеры в процессе испытани . Изменение объема камеры происходит вследствие изменени положени рабочего штока, передающего раст гивающее усилие на образец.Also known is the installation of a high pressure for studying the mechanical properties of materials, comprising a frame and a high pressure vessel supported on it with a slide and a press to create a force on the sample, a loading multiplier and a press to lift it. In order to improve measurement accuracy, this setup is equipped with a second multiplier, which is designed to compensate for the pressure drop of the liquid medium as a result of a change in the chamber volume during the test. The change in chamber volume occurs due to a change in the position of the working rod, which transmits a tensile force to the sample.

Существенным недостатком этой установки вл етс то, что максимальна скорость деформации образца при испытании ограничена возможност ми системы компенсации падени давлени в испытательной камере, что существенно снижает диапазон условий исследовани механических свойств материалов. Точность результатов,A significant disadvantage of this setup is that the maximum strain rate of the sample during testing is limited by the capabilities of the pressure drop compensation system in the test chamber, which significantly reduces the range of conditions for studying the mechanical properties of materials. Accuracy of results

полученных при испытании материалов на обсуждаемой установке, зависит от величины погрешности, с которой удаетс поддер- живать посто нным давление в испытательной камере с помощью компенсирующего устройства (второго мультипликатора ). Дл испытаний полимерных материалов с высокими скорост ми нагру- жени известна установка вообще не пригодна , поскольку в этом случае второйobtained when testing materials on the installation in question, depends on the magnitude of the error with which it is possible to maintain a constant pressure in the test chamber using a compensating device (the second multiplier). For testing polymeric materials with high loading rates, a known installation is generally not suitable, since in this case the second

мультипликатор не способен компенсировать падение давлени в испытательной камере .the multiplier cannot compensate for the pressure drop in the test chamber.

В большей степени решает проблемы, св занные с испытани ми материалов в гидростатически сжатых жидких средах в широком диапазоне скоростей нагружени , установка дл испытани образцов на раст жение-сжатие при гидростатическом давлении , содержаща испытательную камеруTo a greater degree solves the problems associated with testing materials in hydrostatically compressed liquid media in a wide range of loading rates, a device for testing samples for tension-compression under hydrostatic pressure, containing a test chamber

с размещенными в ней захватами дл креплени образца, устройство дл нагружени образца осевыми усили ми, систему нагружени образца гидростатическим давлением и измерени давлени , системуwith grippers for fastening the sample, a device for loading the sample with axial forces, a system for loading the sample with hydrostatic pressure and pressure measurement, a system

измерени осевого усили и перемещени захвата. С целью сохранени посто нства объема испытательной камеры в процессе испытани материалов и повышени точности измерений рабочий шток установленmeasure axial force and grip movement. In order to preserve the constancy of the volume of the test chamber in the process of testing materials and improve the measurement accuracy, the working rod is installed

внутри камеры с помощью уплотнений параллельно ей оси, выполнен с длиной, превышающей высоту испытательной камеры на величину его рабочего хода и жестко соединен с подвижным захватом посредствомinside the chamber with seals parallel to it, is made with a length exceeding the height of the test chamber by the magnitude of its working stroke and is rigidly connected to the movable gripper by

кронштейна.bracket.

Недостаток установки заключаетс в повышенных требовани х к герметичности подвижных соединений между линейно перемещающимс штоком и испытательной камерой. Увеличение рабочего давлени в испытательной камере требует увеличени усили зат жки сальника в подвижном уплотнении дл обеспечени надежной герметичности соединени . При этом возрастают силы трени между сальником и перемещающимс в нем рабочим штоком, что ведет к быстрому износу сальника и нарушению герметичности соединени . Указанные ограничени значительно снижают возможности исследовани свойств полимерных материалов с помощью обсуждаемой установки при высоких гидростатических давлени х , достигающих 100 МПа и более.The disadvantage of the installation lies in the increased requirements for tightness of movable joints between the linearly moving rod and the test chamber. Increasing the working pressure in the test chamber requires increasing the tightening force of the gland in the movable seal to ensure reliable tightness of the connection. At the same time, friction forces between the gland and the working stem moving in it increase, which leads to rapid gland wear and loss of tightness of the joint. These limitations significantly reduce the possibilities of studying the properties of polymeric materials using the installation under discussion at high hydrostatic pressures reaching 100 MPa and more.

Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей и снижение энергоемкости.The purpose of the invention is to enhance operational capabilities and reduce energy intensity.

Цель достигаетс путем выполнени штока в виде поршн , торец которого раз- мещен в камере, что позвол ет существенно снизить требовани к герметичности подвижного соединени рабочего штока с испытательной камерой.The goal is achieved by making the rod in the form of a piston, the end of which is placed in the chamber, which makes it possible to significantly reduce the tightness requirements of the movable joint of the working rod with the test chamber.

На чертеже представлена принципи- альна схема установки дл испытани материалов на раст жение при гидростатическом давлении.The drawing shows a schematic diagram of an installation for testing materials for stretching under hydrostatic pressure.

Образец 1 устанавливаетс в захватах 2 и 3. Нижний пассивный захват 2 жестко крепитс к днищу внутреннего кожуха 4, жестко св занного с массивной крышкой- втулкой 5. Крышка устанавливаетс в верхней части испытательной камеры 6. Герметичность соединени крышки и каме- ры обеспечиваетс за счет уплотн ющей прокладки 7, котора поджимаетс гайкой 8 через кольцо 9. Активный верхний захват 3 св зан с динамометром 10, который соединен шарнирно с подвижным штоком 11. Шток имеет возможность перемещатьс в осевом направлении в крышке-втулке 5. Уплотненное кольцо 12, поджимаемое гайкой 13, обеспечивает герметичность подвижного соединени шток-втулка. Шток 11 выпол- нен в виде поршн , торец которого, св занный с активным захватом 3, размещен в камере. Шток 11 жестко соединен с вилкой 14, св занной через шарнирные опоры 15 с копиром 16. Вилка 14 перемещаетс Sample 1 is installed in grips 2 and 3. The lower passive gripper 2 is rigidly attached to the bottom of the inner casing 4, rigidly connected to a massive hub cover 5. The cover is installed in the upper part of the test chamber 6. The tightness of the connection between the lid and the chamber is provided by a sealing gasket 7, which is tightened by the nut 8 through the ring 9. The active upper grip 3 is connected to the dynamometer 10, which is pivotally connected to the movable rod 11. The rod has the ability to move in the axial direction in the hub cover 5. Sealed The ring 12, pressed by the nut 13, ensures the tightness of the movable connection of the stem-bushing. The rod 11 is made in the form of a piston, the end of which, associated with the active gripper 3, is placed in the chamber. The rod 11 is rigidly connected to the plug 14, connected via a hinged support 15 with a cam 16. The fork 14 moves

одновременно со штоком 11 в направл ющей втулке 17. Рейка находитс в зацеплении с зубчатым колесом 18, установленным на кронштейне 19. На этом же кронштейне установлены шарнирные опоры 20, в которых перемещаетс копир 16. Вращение колеса 18 осуществл етс от привода известного типа (показан), состо щего из асинхронного электродвигател типа черв чного редуктора, позвол ющего задавать п ть скоростей вращени колеса.at the same time with the rod 11 in the guide sleeve 17. The rake is engaged with the gear wheel 18 mounted on the bracket 19. On the same bracket there are hinged supports 20, in which the copier 16 moves. Rotation of the wheel 18 is carried out from a known type of drive (shown ), consisting of an asynchronous motor of the type of a worm gearbox, allowing to set five wheel speeds.

Испытательна камера 6 устанавливаетс на нижней плите 21 в защитном внешнем кожухе 22. Кронштейн 19, электропривод колеса 18 и втулка 17 монтируютс на верхней плите 23, св занной с нижней массивными колоннами 24. Жидка среда (силиконовое масло) подаетс в испытательную камеру через штуцер 25 и аккумул тор давлени известного типа.The test chamber 6 is installed on the bottom plate 21 in a protective outer casing 22. The bracket 19, the electric drive wheel 18 and the sleeve 17 are mounted on the top plate 23 connected to the bottom massive columns 24. Liquid medium (silicone oil) is fed into the test chamber through fitting 25 and a pressure accumulator of a known type.

Claims

Claims An installation for testing materials for stretching under hydrostatic pressure, comprising a test chamber with active and passive grippers, an actuator copied outside the chamber, a rod connecting the active gripper, and a pressure source connected to the chamber characterized in that, in order to expand operational capabilities and reduce power consumption, the rod is made in the form of a piston, the end of which, associated with active gripping, is placed in the chamber.