SU1748055A1 - Установка дл испытани на трещиностойкость плоских образцов с концентратором - Google Patents

Description

Р Шиг1

Изобретение относитс  к механическим испытани м материалов и может быть использовано при создании средств испытани  крупногабаритных (весом более 100 кг) компактных образцов на статическую и циклическую трещиностойкость в услови х повышенных температур.

Известна установка дл  испытани  материалов на трещиностойкость, содержаща  основание, на котором закреплены механизм нагруженил, включающий привод , кинематически св занный с захватом дл  креплени  образца, а также системы управлени  и регистрации параметров испытаний .

Недостаток описанной установки - отсутствие средств, обеспечивающих испытани  крупногабаритных (весом более 100 кг) компактных образцов, в частности средств, снижающих веро тность разрушени  установки от воздействи  на нее динамических нагрузок при лавинном окончательном разрушении крупногабаритного компактного образца. Поэтому описанна  установка  вл етс  недостаточно надежной в эксплуатации .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  установка дл  испытани  на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержаща  захваты со стержневыми фиксаторами образца, св занное с захватами средство дл  создани  раст гивающей нагрузки, печь дл  нагрева образца и систему регистрации и управлени  параметрами испытаний,

Однако описанна  установка недостаточно надежна. Это обусловлено отсутствием в ней средств, ограничивающих возможность разрушени  элементов установки , например печи, при окончательном лавинном распространении трещины вследствие выделени  при этом энергии, накопленной в системе машина - образец, что, з частности, выражаетс  в получении фрагментами разрушившегос  крупногабаритного (весом более 100 кг) компактного образца большой кинетической энергии.

Цель изобретени  - повышение надежности путем предотвращени  поломки установки при разрушении образца.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что о установке дл  испытани  на трещиностойкость плоских образцов с концентратором, содержащей захваты со стержневыми фиксаторами , св занное с захватами средство дл  создани  раст гивающей нагрузки, печь дл  нагрева образца и систему регистрации и управлени  параметрами испытаний , печь пыполнена разъемной „ виде двух

симметричных частей с плоскостью разъема , перпендикул рной оси захвата, а в каждой части корпуса печи выполнены отверсти  дл  соединени  со стержневыми

фиксаторами захватов.

Установка, кроме того, снабжена регулируемыми упорами, предназначенными дл  фиксации образца в полости печи.

В предлагаемой установке обеспечиваетс  нагрев образца в диапазоне температур 293 - 773 К. В процессе испытаний моделируетс  циклическое и статическое нагружение материала корпуса атомного реактора типа ВВЭР.

Печь в предлагаемой установке выполнена из двух симметричных частей. При этом плоскость симметрии печи  вл етс  одновременно и плоскостью симметрии образца - совпадает с предполагаемой плоскостью распространени  трещины.

Таким образом, обеспечиваетс  уменьшение градиента температуры именно в плоскости предполагаемого роста трещины,

Печь выполнена разъемной по плоскости симметрии с целью исключени  ее повреждени  движущимис  внутри пространства печи половинками разрушившегос  образца. Поскольку половинки печи

и половинки образца жестко соединены общей дл  них нагружающей шпилькой, то в момент окончательного лавинного разрушени  образца происходит перемещение половинки (фрагмента) образца и половины

печи как единого целого, дл  чего служат также регулируемые посредством резьбового соединени  упоры. Упоры изготовлены регулируемыми дл  выбора зазоров между поверхностью образца и упором, если размеры образца отличаютс  от стандартных, а также дл  температурной компенсации, исключающей нагружение печи расшир ющимс  при нагреве образцом.

Разрушение образца происходит при

достижении текущим коэффициентом интенсивности напр жений критического значени  Kic в случае статического нагружени  или критического значени  Кс в случае циклического нагружени . Поскольку скорость

распространени  трещины при окончательном разрушении образца составл ет в исследуемых стал х сотни метров в секунду при длине распространени  трещины 0,1 -0,2 м, то врем  разрушени  составл ет лишь доли

секунды, что и определ ет лавинный характер окончательного разрушени .

На фиг.1 схематически показана предлагаема  установка; на фиг,2 - печь в момент разрушени  образца.

Установка (фиг 1) дл  испытани  материалов на трещиностойкость содержит основание , на котором закреплен механизм нагружени , включающий привод, обеспечивающий как циклическое, так и статическое нагружение (не показаны) и кинематически св занный с захватами 1 и 2. Установка снабжена разьемной печью 3, котора  изготовлена из двух симметричных относительно захватов 1 и 2 частей. Кажда  часть печи 3 посредством нагружающих шпилек 4 соединена с соответствующим захватом (1 или 2) и образцом 5 Во внутренней полости печи 3 имеютс  регулируемые упоры 6.

Описываема  в примере установка предназначена дл  испытани  при нагреве до 573 - 773 К компактных образцов толщиной 150 мм из корпусных теплоустойчивых сталей ферритно-перлитного класса, а также других металлических материалов

Установка снабжена, кроме того, системой регистрации параметров испытаний, включающей набор термопар типа хромель - коппель, закрепленных на образце 5 и соединенных с многоточечным вторичным прибором типа КСП-4, а также системами измерени  нагрузки и длины трещины, выполненными в соответствии с РД 50-345-82.

Установка снабжена системами управлени , Нагревом образца 5 управл ют посредством системы ВРТ-3, а нагружением - системой с установки ЦД 200/400 Пу.

Предлагаема  установка работает следующим образом.

Компактный образец 5 толщиной 150 мм размещают в полости печи 3. При этом с помощью регулируемых упоров 6 добиваютс  совмещени  отверстий под шпильки 4 в образце 5 и в печи 3, а также ограничивают перемещение образца 5 в пространстве печи 3 Затем при помощи шпилек 4 части печи 3 и образец 5 соедин ют с захватами 1 и 2 машины, после чего к захватам 1 и 2 прикладывают предварительную нагрузку до 50 кН дл  фиксации образца 5 в требуемом положении (плоскость симметрии образца 5, соответствующую плоскости распространени  трещины, устанавливают перпендикул рно вертикальной оси захва- тов 1 и 2) и задают зазоры пор дка 1,5 - 2,5 мм между упорами 6 и поверхностью образца 5.

В таком положении образец 5 подвергают нагреву до заданной температуры (в диапазоне 293 - 773 К). Добиваютс  равномерности нагрева образца 5 по всему его объему. Температуру контролируют при помощи термопар. Затем выбирают зазоры между упорами 6 и поверхност ми образца

5 и подвергают образец 5 нагружению. При этом регистрируют текущие значени  нагрузки , температуры, длины трещины, а также числа циклов нагружени  в случае циклического нагружени .

При разрушении образца 5 энерги , накопленна  в нем, практически полностью уходит на распространение трещины и не деформирует узлы установки, в частности, печь (фиг.2)

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 Установка дл  испытани  на трещиностойкость плоских образцов с концентратором , содержаща  захваты со стержневыми фиксаторами дл  образца,

   св занное с захватом средство дл  создани  раст гивающей нагрузки, печь дл  нагрева образца и систему регистрации и управлени  параметрами испытаний, отл ичающа с  тем, что, с целью

   повышени  надежности путем предотвращени  поломки установки при разрушении образца, печь выполнена разъемной в виде двух симметричных частей с плоскостью разъема перпендикул рной оси захватов, а

   в каждой части корпуса печи выполнены отверсти  дл  соединени  со стержневыми фиксаторами захватов.
2. 2. Установка по п.1, отличаю- щ а   с   тем, что она снабжена регулируемыми упорами, предназначенными дл  фиксации образца в полости печи.

   1748055