УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЛОСКИХ ОБЛУЧЕННЫХ ОБРАЗЦОВ НА РЕЛАКСАЦИЮ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ИЗГИБЕ

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована при испытании на релаксацию напряжения облученных металлических образцов при четырехточечном изгибе.
Известно устройство для испытания плоских образцов на релаксацию напряжения при четырехточечном изгибе, включающее жесткое основание с четырьмя неподвижными нагружающими опорами и расположенный между ними образец [Kenfield T.A., Busboom H.J. and Appleby W.K. In-reactor stress relaxation in bending of 20% cold-worked 316 stainless steel // J. Nucl. Mater., 1977. V. 65. p. 238-243.] Устройство предназначено для одноразового испытания изогнутого образца при нагреве и одновременном воздействии других факторов, к примеру, радиационного излучения. После испытания образец вынимают из устройства и измеряют остаточный прогиб образца, по которому определяют релаксирующее напряжение.
Недостатками устройства являются:
большая (10-20%) погрешность определения релаксирующего напряжения;
сложность эксплуатации в защитных камерах при периодических дистанционных измерениях релаксарующего напряжения облученных образцов;
постепенное истирание фиксаторов и концевых элементов при измерительных операциях, что приводит к неполному прижатию крышки к основанию при испытании, снижению достоверности релаксационных зависимостей;
возможность испытания только одного образца и получения одной релаксационной зависимости при заданном начальном напряжении, что ограничивает производительность испытаний.
Известно устройство для испытания плоских образцов на релаксацию напряжения при изгибе, содержащее неподвижное жесткое основание с несколькими парами нагружающих опор, жестко связанную с основанием крышку, несколько подвижных элементов, образующих пары нагружающих опор, имеющих возможность поступательного перемещения относительно основания и крышки и оснащенных проходящими через крышку наконечниками для связи с системой перемещения и измерения силы, причем на основании размещены наружные опоры, а внутренние опоры - на подвижных элементах (Патент РФ №2489700, G01N 3/20, БИПМ №22).
Крышка жестко крепится к основанию винтами. Устройство предназначено для испытания нагруженного образца при нагреве и одновременным воздействием других факторов, к примеру, радиационного излучения. Периодически испытание прерывают, пенал помещают в специальное измерительное устройство, в котором прикладывают к подвижному элементу крышки продольную силу, нарастающую с постоянной скоростью. Строится зависимость приложенной силы от времени. По точке перегиба указанной зависимости определяют релаксирующее напряжение.
Недостатками устройства являются:
при испытании большого числа образцов температура на образцах имеет большой градиент;
трение между подвижным элементом и крышкой приводит к заеданию, что сказывается на точности проводимых измерений, а в некоторых случаях заедание лишает возможности промерить образец, тем самым снижая производительность испытаний.
Задачей данного технического решения является увеличение надежности устройства, производительности испытания и достоверности получаемых релаксационных зависимостей.
Вышеуказанная задача достигается тем, что устройство для испытания плоских образцов на релаксацию напряжения при изгибе, содержащее неподвижное жесткое основание с несколькими парами нагружающих внутренних опор, жестко связанную с основанием крышку, пары внешних нагружающих опор, имеющих возможность поступательного перемещения относительно основания и крышки причем крышка выполнена с окнами для подачи поступательно перемещающихся нагружающих опор системы измерения.
Описанное устройство позволяет определять релаксирующее напряжение с погрешностью ±(1÷3)% благодаря тому, что оно рассчитывается по результатам измерения силы Р, а не по остаточному изгибу. Такая погрешность сохраняется при построении всей релаксационной зависимости из-за отсутствия в устройстве истирающихся элементов. Достоверность построения указанной зависимости увеличивается по сравнению с другими устройствами. Параллельное расположение образцов позволяет сократить длину устройства, что снижает градиент температур на образцах, кроме того, одновременное испытание нескольких образцов позволяет получить в одном эксперименте серию релаксационных зависимостей для разных начальных напряжений и увеличить производительность испытаний. Конструкция устройства позволяет создать практически одинаковые условия испытаний на образцах, а так же существенно упрощает измерительные операции, что важно при их дистанционном выполнении на облученных образцах в защитной камере
На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство, рассчитанное на одновременное испытание шести образцов, где:
1) система перемещения с сервоприводом;
2) шарико-винтовая пара;
3) датчик силы;
4) перемещающие нагружающие опоры;
5) крышка с наружными опорами;
6) основание;
7) образцы;
8) стяжные винты.
Устройство работает следующим образом. Образцы разной толщины помещают между соответствующими наружными опорами в основании. Крышка крепится к основанию восемью винтами. Устройство в таком виде помещают в реактор для облучения при определенной температуре. Перед испытанием и периодически между стадиями испытания устройство помещают в защитную камеру для измерения начального напряжения и релаксации напряжения в каждом образце при температуре 20°C. Для этого поочередно к каждому образцу, через окно в крышке, подают перемещающие нагружающие опоры, воздействующие на образец с силой, нарастающей по мере увеличения подаваемых на сервопривод импульсов. Пока прикладываемая сила меньше силового воздействия образца на две наружные опоры, он не изгибается. Перемещение начинается с момента, когда указанные силы равны, после чего наклон зависимости прикладываемой силы от числа импульсов резко уменьшается из-за увеличения суммарной податливости цепочки нагружения. По значению прикладываемой силы Р в указанный момент определяют начальное и релаксирующее напряжение в образце:
где a - расстояние между ближайшими наружной и внутренней опорами, b и h - ширина и толщина образца соответственно.
т
Протяженность второго участка зависимости прикладываемой силы от числа импульсов с малым наклоном не должна быть больше предельной, при которой напряжение в образце становится равным пределу текучести σ. По этому критерию предельное увеличение силы после снижения наклона, ΔР, определяют по формуле:
После завершения измерительной операции силу, прикладываемую к подвижному элементу каждого образца, снимают и устройство готово для проведения следующей стадии испытания.