СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОБЪЕКТА НА КОМБИНИРОВАННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ
METHOD FOR TESTING AN OBJECT FOR THE COMBINED IMPACT OF EXTERNAL FACTORS

Изобретение относится к области испытаний изделий на комбинированное воздействие внешних факторов.
Известен способ комбинированных испытаний, заключающийся в одновременном воздействии на объект испытаний (ОИ), помещенный в рабочую камеру, статических механических и высоких температурных нагрузок в различных средах в соответствии с программой испытаний, реализуемый при работе установки, описанной в патенте «Установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях» RU № 2240531, МПК G01N 3/18 (2000.01), опубл. 20.11.2004. Объект испытания (образец) с использованием захватов помещают в рабочую камеру. Камера вакуумируется. Затем на вход в рабочую камеру и расширительный бачок с поршнем подается рабочий газ, являющийся средой, в которой предполагается испытывать ОИ. В стенки и фланцы рабочей камеры, в протоки штанг захватов ОИ и тоководов нагревателя подается охлажденная вода. Далее включается нагреватель. При этом температура и давление в рабочей камере растет и поршень расширительного бачка поднимается до упора. После выхода на заданный тепловой режим в рабочей камере на вход под рабочим давлением подается управляющий газ, который через регулятор подачи управляющего газа поступает в подпоршневое пространство расширительного бачка. Перемещение поршня изменяет объем рабочей среды в камере, компенсируя колебания давления в ней, т.е. обеспечивается стабильность заданного давления в рабочей камере. С помощью механизма нагружения на ОИ воздействуют механические нагрузки. Контрольно-измерительная аппаратура позволяет вести контроль параметров испытания: температуры, давления, механических нагрузок, перемещений и времени.
При окончании испытаний снимаются механические нагрузки, производят сброс управляющего газа и рабочей среды. Образец извлекают из рабочей камеры и производят детальные исследования его состояния.
Недостатком данного способа является невозможность сохранения напряженно-деформированного состояния ОИ при одновременной реализации температурного пере лада.
Известен «Способ комбинированных испытаний и устройство для его осуществления» (патент RU № 2007699, МПК G01M 19/00(1990.01), в котором на испытываемый объект одновременно воздействуют климатическими и вибрационными нагрузками в соответствии с программой испытаний), причем между комбинациями внешних факторов выбран интервал времени определенной длительности. В течение продолжительности испытания относительная влажность в климатической камере (КК) поддерживается в заданных пределах. После достижения объектом теплового равновесия его подвергают воздействию вибрации с заданной амплитудой и длительностью. После окончания воздействия на объект вибрации переходник отсоединяют от платформы вибратора и вместе с КК транспортируют к ударному стенду. Переходник крепят к платформе ударного стенда. Температурно-влажностной режим внутри КК в течение этого времени должен оставаться неизменным). Через определенное время, необходимое для совмещения КК, переходника и ударного стенда, объект подвергается воздействию многократных ударов с заданной амплитудой и длительностью, при этом одновременно с вибрационным и ударным воздействиями испытываемый объект подвергают температурно-влажностным воздействиям. Данный способ выбран в качестве прототипа для заявляемого способа.
Недостатком данного способа является то, что испытания проводятся при стационарной температуре, без реализации температурного перепада.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение эффективности испытаний.
Технический результат - приближение режимов испытаний к реальным условиям эксплуатации с обеспечением температурного воздействия на ОИ при температурном перепаде и заданном усилии сжатия.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе комбинированных испытаний, заключающемся в одновременном воздействии на объект испытаний (ОИ), помещенный в климатическую камеру, механических и температурных нагрузок, в отличие от прототипа, до установки в климатическую камеру ОИ устанавливают через теплоизолирующие пластины между основанием и переходной плитой технологического приспособления, содержащего основание, соединенное направляющими с переходной и аерхней плитами, пакеты последовательно собранных тарельчатых пружин, размещенные между плитами на направляющих, прижимные гайки, установленные на направляющих над верхней плитой. ОИ в технологическом приспособлении нагружают на прессовой установке вдоль оси ОИ до заданного усилия сжатия, фиксируют напряженно-деформированное состояние ОИ при помощи завинчивания гаек на направляющих технологического приспособления, затем ОИ в технологическом приспособлении помещают в климатическую камеру и проводят температурное воздействие на ОИ.
Использование совокупности признаков заявляемой формулы изобретения позволяет обеспечить сохранение напряженно-деформированного состояния объекта испытания, вызванное статическим механическим нагружением, при этом позволяет нагрузить его температурным перепадом, тем самым обеспечивает совместное; воздействие температурных и статических механических нагрузок с заданным усилием. Технологическое приспособление за счет входящих в его состав тарельчатых пружин, соединенных последовательно, сохраняет напряженно-деформированное состояние объекта испытания, достигнутое при статическом сжатии, в том числе при действии температурного перепада, когда происходит линейное изменение размеров деталей приспособления.
Изобретение поясняется фигурами.
На фиг. 1 изображено технологическое приспособление для проведения комбинированных испытаний. На фиг. 2 изображен пакет тарельчатых пружин. На фиг. 3 для сравнения представлены зависимости «сила-деформация» («F-L» соответственно) для случаев когда, а) в состав приспособления не входят пакеты тарельчатых пружин; б) в состав приспособления входят тарельчатые пружины.
Заявляемый способ комбинированных испытаний осуществляется следующим образом.
До установки в климатическую камеру ОИ 1 устанавливают через теплоизолирующие пластины 2 (выполнены из текстолита) для исключения влияния на объект испытания теплового поля металлических деталей приспособления. Теплоизолирующее пластины 2 устанавливаются на основание 3 и на плиту переходную 4, которые соединены между собой, а также с верхней плитой 6 направляющими 5. Между переходной плитой 4 и верхней плитой 6 на направляющих 5 размещаются пакеты последовательно набранных тарельчатых пружин 7. На направляющие 5 установлены прижимные гайки 8 над верхней плитой 6.
ОИ 1 в технологическом приспособлении устанавливают на неподвижный стол прессовой установки (пресс, на фигуре не показан) вдоль оси ОИ 1 нагружают до заданного усилия сжатия (нагружение фиксируют при помощи силоизмерительного датчика, входящего в состав прессовой установки). В ходе опыта пуансон прессовой установки давит на верхнюю плиту 6 и усилие сжатия передается через плиты 6,4, тарельчатые пружины 7 и пластину 2 на объект испытания 1, установленный в приспособлении.
При достижении заданного усилия сжатия проводится фиксация положения тарельчатых пружин 7 путем закручивания прижимных гаек 8 на направляющих 5, после чего прессовая установка разгружается и приспособление, с зажатым объектом испытания, переносится в климатическую камеру (на фигуре не показана) для реализации температурных воздействий.
Отклонение усилия поджатия, вызванное изменением линейных размеров деталей, входящих в состав приспособления, и объекта испытания, вследствие температурного перепада, компенсируют пакеты тарельчатых пружин. Каждый из пакетов 7 набран путем последовательной сборки тарельчатых пружин 10.
2
2
1
При нагружении ОИ 1 в технологическом приспособлении деформируется как сам ОИ, так и тарельчатые пружины 10, собранные по последовательной схеме, и для получения усилия F (см. Фиг. 3б) вся сборка (приспособление и ОИ) сдеформируется до величины l (l>l).
1
При нагружении объекта испытания 1 усилием F в приспособлении, в состав которого для сравнения не входили бы тарельчатые пружины 10 (см. Фиг. 3а), деформируется только объект испытания 1 (до величины l).
1
1
2
2
2
1
1
2
При температурном перепаде сборка в обоих случаях деформируется на одинаковую величину (+Δl) или (-Δl), что повлечет в первом случае (см. Фиг. 3а) изменение заданного усилия на величину +ΔF (-ΔF), а во втором (см. Фиг. 3б) на величину +ΔF (-ΔF), причем, как видно из фиг. 3, +ΔF (-ΔF) <<+ΔF (-ΔF).
Кроме того, изменение усилия поджатия от температурного перепада можно снизить, добавив в пакет большее число тарельчатых пружин.
Таким образом, при использовании заявляемого способа обеспечивается сохранение напряженно-деформированного состояния объекта испытания, вызванное статическим механическим нагружением, при нагружении его температурным перепадом, т.е. обеспечивается совместное воздействие температурных и статических механических нагрузок с заданным усилием.
Для расширения значений температурного перепада прессовая установка, на которой проводится нагружения объекта испытания, может быть размещена в собственной температурной камере.