Установка для термомеханических испытаний образца

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на деформируемость металлов и сплавов при сложном напряженном состоянии. Изобретение решает задачу создания установка для термомеханических испытаний образца с высокой точностью при его относительных деформациях порядка 200 - 400% в условиях сложного напряженного состояния, равномерного нагрева рабочей части образца при круговом обзоре его поверхности. Установка содержит термокамеру со смотровыми окнами 3, внутри которой равномерно размещены одинаковые эллиптические прямые цилиндры 4 с общей фокусной линией и с расположенными в других фокусных линиях каждого эллиптического цилиндра излучателями 5, нагружающее устройство и оптическую измерительную систему, расположенную снаружи термокамеры. Смотровые окна термокамеры расположены напротив впадин, образованных соседними поверхностями эллиптических цилиндров, на активной тяге укреплен пластинчатый экран, установленный перпендикулярно ее оси в зоне для соединения с головкой образца. Расстояния между параллельными общей фокусной линии кромками соседних поверхностей эллиптических цилиндров выбраны по математической зависимости, оптимальным образом связывающей их с основными геометрическими параметрами эллиптических цилиндров и оптической измерительной системы. Кроме того, эллиптические цилиндры с помещенными в их фокусных линиях излучателями выполнены с возможностью их перемещения вдоль больших осей эллипсов, наклона и поворота по отношению к оси тяг. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям металлов и сплавов при сложном напряженном состоянии и высоких темпеpатурах.

Известна установка, содержащая термокамеру отражательного типа, выполненную в виде двух эллиптических цилиндров с общей фокусной линией, захваты для образца, нагружающее устройство [1].

Недостатком является невозможность получения корректной информации о процессе деформирования образца.

Наиболее близким к изобретению является техническое решение, содержащее термокамеру со смотровыми окнами с размещенными в ней прямыми эллиптическими цилиндрами с общей фокусной линией и нагревателями, размещенными в других фокусах цилиндров, активную и пассивную тяги, соосные общей фокусной линии, средство нагружения и средство измерения [2].

Недостатком является низкая точность, так как невозможно обеспечить равномерный нагрев рабочей части образца, а также контролировать формоизменение образца по длине рабочей части.

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что средство регистрации выполнено в виде оптической измерительной системы, термокамера выполнена с окнами, расположенными напротив впадин, образованных соседними поверхностями эллиптических цилиндров, экран выполнен в виде пластины и установлен на активной тяге перпендикулярно ее оси в зоне захватной части, а расстояние между параллельными фокусной линии кромками соседних цилиндров выбирается из соотношения: b , где b - расстояние между кромками соседних поверхностей эллиптических цилиндров; D - диапазон измерений максимальных поперечных размеров образца при деформировании; h - расстояние между плоскостью расположения кромок соседних цилиндров и средством регистрации; Н - передний фокальный отрезок объектива оптической измерительной системы; F'F - фокусное расстояние эллиптического цилиндра; n - число эллиптических цилиндров; d - диаметр источника излучения.

Кроме того, цилиндры с излучателями выполнены с возможностью перемещения вдоль больших осей эллипсов, поворота и наклона.

На фиг. 1 изображена установка, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Установка содержит термокамеру 1 с крышкой 2 и окнами 3, размещенные в ней прямые эллиптические цилиндры 4, в первом фокусе цилиндров размещены источники 5 излучения.

Активная и пассивная 7 тяги размещены соосно общей фокусной оси. Средство 9 нагружения связано с активной тягой. Средства 10 измерения установлены снаружи камеры 1 напротив окон 3. На тяге 6 закреплен экран 11. Цилиндры 4 через сферическую зажимную опору 13 и винтовую пару 14 связаны с камерой 1.

Установка работает следующим образом.

Образец 8 соединяют с тягами 6 и 7. В камере 1 создают либо вакуум, либо наполняют инертным газом, либо создают воздушную среду.

С помощью средства 9 деформируют образец, проводят нагрев образца излучателями 5.

При этом на образец 8 попадает лишь часть энергии от части излучателей, находящихся выше экрана 11.

По мере деформирования тяга 6 перемещается вместе с экраном 11. Благодаря этому изменение степени перекрытия излучателей происходит синхронно изменению длины образца 8. Тем самым обеспечивается равномерный нагрев рабочей части.

Для корректировки температурного поля по длине образца и сечению используют перемещение цилиндров 4 с излучателями 5, их поворот и наклон. Слежение за формоизменением образца осуществляется средством 10 измерения.

Выражение, определяющее ширину щелей во впадинах получено при соблюдении следующих условий: ширина b должна обеспечить заданный диапазон D измерения поперечных размеров образца и в то же время должна быть такой, чтобы в поле зрения не попадали более нагретые и более яркие излучатели, что привело бы к потере контрастности изображения образца. По этой причине должно быть четное число цилиндров.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦА, содержащая термокамеру с размещенными в ней нагревателями в виде источников излучения с отражателями в виде прямых эллиптических цилиндров, нагреватели размещены в первом фокусе каждого цилиндра, а второй фокус является общим с общей фокусной линией, установленные в термокамере активную и пассивную тяги с захватными частями для образца, ось которых совпадает с общей фокусной линией цилиндров, экран, средство нагружения и средство регистрации, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, средство регистрации выполнено в виде оптической измерительной системы, термокамера выполнена с окнами, расположенными напротив впадин, образованных соседними поверхностями эллиптических цилиндров, экран выполнен в виде пластины и установлен на активной тяге перпендикулярно ее оси в зоне захватной части, а расстояние b между параллельными общей фокусной линии кромками соседних поверхностей эллиптических цилиндров выбирается из соотношения b ,
где D - диапазон измерения максимальных поперечных размеров образца при деформировании;
h - расстояние между плоскостью расположения кромок соседних поверхностей эллиптических цилиндров и средством регистрации в виде оптической измерительной системы;
H - передний, фокальный отрезок объектива оптической измерительной системы;
F¹, F - фокусное расстояние эллиптического цилиндра;
n - число эллиптических цилиндров;
d - диаметр источника излучения.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что эллиптические цилиндры с размещенными источниками излучения выполнены с возможностью перемещения вдоль больших осей эллипсов и поворота и наклона относительно оси тяг.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2