Установка для визначення напружено-деформованого стану матеріалу за поздовжнього зсуву у водні підвищеного тиску

Реферат: Установка для визначення напружено-деформованого стану матеріалу за поздовжнього зсуву у водні підвищеного тиску складається з чотирьох камер для закруту циліндричних зразків, розміщених в корпусі та з'єднаних магістраллю і пристроями для виміру моменту і деформацій закруту. У камерах встановлено оглядове вікно із склом, ущільнення якого забезпечує тиск 10 МПа, для визначення характеристик опірності руйнуванню матеріалу поздовжнім зсувом за підвищеного тиску водню методом цифрової кореляції спекл-зображень. UA 73394 U (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МАТЕРІАЛУ ЗА ПОЗДОВЖНЬОГО ЗСУВУ У ВОДНІ ПІДВИЩЕНОГО ТИСКУ UA 73394 U UA 73394 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до експериментальної техніки і може бути використана для визначення напружено-деформованого стану матеріалу біля вершини тріщини, ступеня водневої деградації, статичної тріщиностійкості за поздовжнього зсуву, довготривалої міцності та повзучості матеріалу у водні за тиску 10МПа. Відомі випробовувальні установки [1, 2] для визначення характеристик статичної тріщиностійкості та напружено-деформованого стану (НДС) матеріалу біля вершини тріщини, виготовлені у вигляді ємностей з розташованим зразком, навантаження якого здійснюють за допомогою спеціальних випробовувальних устаткувань. Серед недоліків цих установок є: складність конструкції, труднощі при монтуванні і демонтуванні досліджувального зразка і камери, а також складність герметизації камери. Відома установка у вигляді накладної камери [3], яку встановлюють на пластинчатий зразок для визначення напружено-деформованого стану і характеристик тріщиностійкості матеріалу за нормального відриву. Недоліком цього технічного рішення є неможливість створення підвищеного тиску та реалізації механізму руйнування поздовжнім зсувом Найближчим технічним рішення є установка [4] для дослідження процесу руйнування довготривалим статичним навантаженням, яка складається із чотирьох випробовувальних камер і магістралі для подачі і підтримки водню заданих параметрів. Недоліком цієї установки є неможливість реєстрації поля деформацій матеріалу в зоні концентратора циліндричного зразка з використанням сучасних оптико-цифрових методів дослідження, зокрема методу цифрової кореляції секл-зображень (ЦКСЗ). В основу корисної моделі поставлено задачу створення установки для досліджень матеріалів у середовищі водню з метою дослідження пружно-пластичних деформацій біля вершини тріщини у зоні передруйнування за статичного навантаження, повзучості (довготривала міцність) та визначення характеристик тріщиностійкості матеріалу за поздовжнього зсуву. Особливістю випробувальної установки є можливість застосування оптичних методів досліджень напружено-деформованого стану матеріалу у середовищі водню та моніторинг деформацій зразка протягом часу досліджень. Вона складається із розміщених в корпусі чотирьох камер з оглядовим вікном для дослідження циліндричних зразків d=16 мм деформуванням поздовжнім зсувом, з'єднаних магістраллю для подачі водню підвищеного тиску та навантажуючого пристрою і системою контролю досліджуваних параметрів. Камери пристосовані для дослідження НДС методом ЦКСЗ. На кресленні зображено установку для дослідження напружено-деформованого стану матеріалу і визначення характеристик статичної тріщиностійкості у середовищі водню за поздовжнього зсуву, яка складається з: корпуса - 1, зразка - 2, камери - 3, важеля з фланцем - 4, шкали - 5, динамометрів з тензомостами - 6, важеля - 7, вікна камери - 8, ущільнення -9, гайок 10. Робота установки полягає в наступному: Наводнені зразки з утвореною втомною тріщиною 2 встановлювали в камери для досліджень, які змонтовано у корпусі 1. Окремо кожен зразок 2, встановлений у камері 3 з вікном, закручували на заданий кут крутним моментом М кр, за допомогою важеля з фланцем 4, в отворі якого закріплено зразок з лисками. Другий кінець зразка вставлено в отвір важеля 7, що з'єднаний з динамометром 6. Кут закручування контролювали за шкалою лімбу 5, а крутний момент вимірювали попередньо протарованими динамометрами 6 у вигляді балки рівного опору з тензомостами, зусилля на які від важеля 4 через зразок 2 передає важіль 7. У кожній камері виготовлено вікно 8, із склом та ущільненням, для спостережень за підростанням тріщини та фотографування ПЗЗ-камерою пружно-пластичних переміщень матеріалу біля вершини тріщини при короткотривалому або довготривалому статичному навантаженні. Забезпечення стабільного тиску у камері здійснюють шляхом використання ущільнення 9 і гайки 10. Крутний момент, що передається на зразок через систему тяг і важелів, фіксується динамометром і його сигнал, пропорційний прикладеному до зразка моменту, разом із сигналом зміщення берегів тріщини від тензометра, встановленого на торцях зразка, реєструється через підсилювач і АЦП на комп'ютер. Для реєстрації переміщень деформівного матеріалу в зоні передруйнування на установці встановлювали платформу з джерелом світла та камерою з об'єктивом для спостереження ділянки у зоні передруйнування. Зразок з утомною тріщиною закручували крутним моментом до руйнування і фотографували відеокамерою цю ділянку через кожні 200 kg, реєструючи її спеклзображення. Здійснивши обробку і аналіз спекл-зображень деформованої поверхні, встановлювали розподіл деформацій біля вершини тріщини та, використавши діаграму 1 UA 73394 U 5 10 15 напруження-деформації для даного матеріалу, визначали напружено-деформований стан у цій ділянці. Використання запропонованої установки дає можливість визначити напруженодеформований стан матеріалу за статичного і довготривалого навантаження, характеристики статичної тріщиностійкості за поздовжнього зсуву та повзучості у водні із застосуванням оптикоцифрових методів вимірювання. Джерела інформації:. 1. Работоспособность сталей и сплавов в среде водорода / Ткачѐв В. И., Холодный В. И., Левина И. М. / Львов: Физ.-хим. механика материалов, 1999.-180 с. 2. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии / Г. С. Писаренко, А. А. Лебедев. - К.: Наук. думка, 1976. 3. Патент на винахід UA № 90531 С2 МПК G01B 11/16. Камера для випробування плоских зразків за одно- та двовісного навантаження у середовищі водню. /Бюл. № 9 від 11.05.2010 p. 4. Іваницький Я. Л., Штаюра С. Т., Костів Р. Б. Оцінка опірності матеріалу руйнуванню поперечним зсувом у водні.// 36. праць 8-ї Міжнар. конф. Проблеми корозії та протикорозійного захисту "Корозія 2006". - Україна - Львів, 2006. - С. 248-253. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Установка для визначення напружено-деформованого стану матеріалу за поздовжнього зсуву у водні підвищеного тиску, що складається з чотирьох камер для закруту циліндричних зразків, розміщених в корпусі та з'єднаних магістраллю і пристроями для виміру моменту і деформацій закруту, яка відрізняється тим, що у камерах встановлено оглядове вікно із склом, ущільнення якого забезпечує тиск 10 МПа, для визначення характеристик опірності руйнуванню матеріалу поздовжнім зсувом за підвищеного тиску водню методом цифрової кореляції спекл-зображень. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2