Способ контроля прочности керамических оболочек типа тел вращения

Авторы патента:

Русин Михаил Юрьевич (RU)

Рогов Дмитрий Александрович (RU)

Кирюшина Валентина Владимировна (RU)

Хора Александр Николаевич (RU)

Фетисов Владимир Сергеевич (RU)

Неповинных Виктор Иванович (RU)

G01N3/12 - испытание на прочность давлением (испытание на герметичность G01M 3/00)

Владельцы патента RU 2614920:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности керамических оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют приложение статической нагрузки с помощью камеры из эластичного материала, помещенной внутрь испытуемой оболочки и соединенной с источником давления. Статическую нагрузку прикладывают к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, напряженный объем материала которой определяют с использованием уравнений общей теории оболочек вращения или приближенными численными методами. Определяют среднее значение прочности материала оболочки при растяжении в напряженном объеме материала оболочки и величину прикладываемого давления рассчитывают по формулам. Технический результат: повышение достоверности контроля прочности керамических оболочек в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности керамических оболочек типа тел вращения.

Известен способ испытания оболочечных конструкций, в частности металлических труб, на прочность и герметичность, предусматривающий гидростатическое нагружение их внутренним давлением, причем величина пробного давления определяется в зависимости от диаметра и толщины стенки трубы (ГОСТ 3847-75. Трубы металлические. Методы испытания гидравлическим давлением). Известен способ испытаний механической прочности цилиндрических оболочек, нагруженных внешним давлением, в котором равномерное распределение нагрузки по всей внешней поверхности испытуемой конструкции достигается тем, что нагружение осуществляют с помощью камеры из эластичного материала, имеющей торовое сечение (А.с. СССР №324538, МКИ G01М 19/00, БИ №2, 1972). Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является способ испытания оболочек, включающий приложение статической нагрузки, равномерно распределенной по поверхности испытуемой оболочки с помощью камеры из эластичного материала, имеющей торовое сечение и соединенной с источником давления. Указанную камеру помещают внутрь испытуемой оболочки и наполняют рабочим веществом до получения требуемой величины статической нагрузки (Патент RU 2242739, МПК G01N 3/12, публикация патента: 20.12.2004, Способ испытания оболочек и устройство для его осуществления (прототип)).

Однако эти способы не обеспечивают соответствия условий испытания характеру и величине задаваемых нагрузок при контроле прочности оболочек из керамики: хрупкого материала, на прочность которого существенное влияние оказывает масштабный фактор, и, следовательно, вносят определенную ошибку при оценке несущей способности оболочек.

Задачей заявляемого изобретения является повышение достоверности контроля прочности керамических оболочек в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ за счет использования обоснованного расчетного метода для установления уровня прикладываемого давления, учитывающего свойства керамики и условия нагружения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе контроля прочности керамических оболочек типа тел вращения давлением, включающем приложение статической нагрузки с помощью камеры из эластичного материала, помещенной внутрь испытуемой оболочки и соединенной с источником давления, отличающимся тем, что статическую нагрузку прикладывают к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, напряженный объем материала которой определяют с использованием уравнений общей теории оболочек вращения или приближенными численными методами, определяют среднее значение прочности материала оболочки при растяжении в напряженном объеме материала оболочки

где - среднее значение прочности образцов материала оболочки, испытанных при трехточечном изгибе; V_u - рабочий объем образца материала оболочки; - напряженный объем материала оболочки; m - модуль Вейбулла, а величину прикладываемого давления рассчитывают по формуле:

где r - радиус нейтрального сечения напряженного объема материала оболочки; h - толщина стенки оболочки в напряженной зоне.

Сравнение заявляемого способа с прототипом показывает, что способ отличается от известного тем, что:

- статическую нагрузку прикладывают к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, в которой определяют напряженный объем материала оболочки;

- среднее значение прочности материала оболочки при растяжении в напряженном объеме материала оболочки определяют с учетом масштабного фактора и свойств материала, что соответствует достоверным значениям этой важнейшей для керамических деталей характеристики;

- прикладываемое давление обеспечивает статическую нагрузку, необходимую для достоверности контроля прочности керамических оболочек.

При изучении других технических решений в данной области техники установлено, что данные признаки ранее не встречались, таким образом, вся совокупность признаков заявляемого способа является новой, и он соответствует критерию изобретения "новизна". Именно наличие вышеназванных отличительных признаков обеспечивает достижение указанного технического результата изобретения - повышение достоверности контроля прочности керамических оболочек типа тел вращения, в результате чего повышается точность оценки их несущей способности. Таким образом, заявляемое техническое решение - способ соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ может найти применение в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ для контроля прочности керамических оболочек.

Способ контроля прочности керамических оболочек типа тел вращения давлением, включающий приложение статической нагрузки с помощью камеры из эластичного материала, помещенной внутрь испытуемой оболочки и соединенной с источником давления, отличающийся тем, что статическую нагрузку прикладывают к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, напряженный объем материала которой определяют с использованием уравнений общей теории оболочек вращения или приближенными численными методами, определяют среднее значение прочности материала оболочки при растяжении в напряженном объеме материала оболочки

Изобретение относится к строительству, механике грунтов, инженерной геологии, горному делу, в частности к лабораторным испытаниям грунтов для определения их физико-механических свойств.

Способ испытания обтекателей из хрупких материалов // 2580265

Изобретение относится к испытанию керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение. Способ включает создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя.

Способ хрусталёва е.н. получения равномерного контактного напряжения при взаимодействии материальных сред // 2576542

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия» и касается возможности достижения равномерного напряженно-деформированного состояния в зоне контакта двух материальных сред.

Способ хрусталёва е.н. определения границ упругого фазового напряженно-деформированного состояния материальной среды в массиве // 2576539

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается определения границ упругого состояния материальной среды в массиве.

Зажимное устройство для трубы и установка для гидравлических испытаний под давлением // 2571161

Изобретение относится к компактному зажимному устройству (50) для трубы, пригодному для использования в установке для гидравлических испытаний под давлением с целью контроля качества трубы, полученной электросваркой методом сопротивления.

Способ определения модуля деформации материальной среды // 2566400

Изобретение относится к «физике материального взаимодействия», конкретно к способу определения модуля Eо общей деформации и модуля Eупр упругости материальной среды в условиях гравитационного взаимодействия pб и влияния атмосферного давления .

Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах // 2565358

Изобретение относится к способам определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах, применяемых в строительных конструкциях и изделиях.

Тестирование жесткости на основе акустической эмиссии для pdc, pcbn или других вставок из твердого или сверхтвердого материала // 2549914

Использование: для тестирования истинной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых компонентов, используя акустическую эмиссию. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования на основе акустической эмиссии содержит тестируемый образец, включающий твердую поверхность, акустический датчик, индентор, соединенный с твердой поверхностью, и нагрузку.

Способ определения прочности металлических запорных элементов обратного клапана гидрорезного оборудования // 2534003

Изобретение относится к области исследования и анализа твердых материалов путем определения их прочностных свойств, а именно определения коррозии и трещин в металлических запорных элементах - напорных клапанах высокого давления гидрорезного оборудования в процессе их циклического нагружения во время работы насоса, и может быть использовано для оценки их работоспособности.

Способ определения давления на грунт основания фундамента здания или сооружения, находящегося в эксплуатации // 2533742

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в строительной отрасли. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно выявляют место наибольшей осадки фундамента здания.

Способ хрусталева е.н. определения физических параметров прочности материальной среды // 2615598

Изобретение относится к области физики материального контактного взаимодействия, а именно к способам определения удельного сцепления и угла внутреннего трения материальной связной среды, воспринимающей давление свыше гравитационного.Способ 1 определения физических параметров прочности материальной среды плоским жестким штампом заключается в установлении при лабораторном сдвиге образцов, например, грунта и торфа ненарушенной структуры в условиях компрессии угла внутреннего трения и удельного сцепления С=Сстр среды при построении графика Кулона-Мора предельного состояния среды под давлением pi, где τi - напряжение сдвига среды под давлением сжатия pi, определении расчетного удельного веса среды ненарушенной и нарушенной структуры и , ее расчетного угла внутреннего трения с нарушенной структурой , расчетного бытового давления , на глубине h, определении уточненного значения:1) удельного сцепления подтопленной среды , , гравитационного давления , , удельного веса при , рб>0 и отсутствии атмосферного давления;2) удельного сцепления среды при уточненных значениях , , , - при , рб=0 и доступе атмосферного давления ратм=1,033 (кГ/см2);3) удельного сцепления среды , и уточняют значения: удельного веса среды , и уточняют значения удельного веса среды , и гравитационного давления , , рб.<0 и доступе атмосферного давления ратм=1,033 (кГ/см2).Способ 2 определения физических параметров прочности материальной среды сферическим штампом включает нагружение сухой среды усилием Р диаметром D с замером текущей осадки St до момента ее стабилизации во времени t, разгрузку сферы, определение ее контактной осадки So и по результатам испытаний - длительного сцепления Сдл, сферу в среду погружают не менее трех раз через динамометрический упругий элемент на заданную глубину St1<St2<Stk, величину которых поддерживают постоянной во времени t стабилизации соответствующих усилий P1, P2, Pk, после чего сферу разгружают с замером диаметра отпечатка диаметром dk. Далее рассчитывают осадки сферы при давлениях рср=Pk/[πSo(D-So)], строят график и касательные прямые к точкам графика, соответствующим усилиям P1, P2, Pk до пересечения с осью абсцисс; радиусами ρ, равными разнице значений рср и соответствующих им точек пересечения касательных с осью абсцисс, строят круги Мора и проводят к ним касательную прямую (maxτпр)=рср.⋅tgθ+Сэ до пересечения с осями абсцисс и ординат, с графика снимают предельный угол θ внутреннего трения грунта и отмеряют мгновенное эквивалентное сцепление Сэ, рассчитывают угол внутреннего трения среды в структурированном состоянии и удельное сцепление , радиусом Ro от начала координат графика проводят полуокружность, соприкасающуюся с ним и отсекающую на оси абсцисс точку, соответствующую предельному напряжению на растяжение σp=2Ro=2Сэ⋅cosθ/(1+sinθ), значению которого соответствует длительное сцепление .Далее через сферу к среде прикладывают возрастающее усилие Рс>Pk до момента стабилизации его предельной величины Pc=const при регистрации соответствующей ему осадки Sc среды, при которой угол сектора полуконтакта сферы со средой , где , и определяют величину длительного сцепления для мерзлой среды - как , для обычной грунтовой среды - как ,для торфяной среды - как: при сцеплении , а угол внутреннего трения среды уточняют как .За мгновенное эквивалентное сцепление грунтовой среды и торфа принимают величину атмосферного давления при предельном угле внутреннего трения среды , где - угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой, удельное сцепление структурированной грунтовой среды и торфа определяют как , а величину длительного сцепления - по выражению при , для мерзлой и обычной грунтовой среды и торфа структурное сцепление определяют как , а эквивалентное сцепление как .Технический результат - получение при угле внутреннего трения достоверных значений параметров удельного сцепления материальной среды в сухом и обводненном состоянии в структурированном и нарушенном состоянии, уточняющих величину гравитационного давления среды рстр.б., рн.б. и ее удельного веса , . 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ испытания керамических оболочек обтекателей // 2620782

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки и исследования прочности керамических оболочек при наземных испытаниях в составе обтекателей. Сущность: осуществляют приложение статической нагрузки с помощью камеры из эластичного материала, помещенной внутрь испытуемой оболочки, к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, и вычисление напряженного объема материала этой зоны расчетными методами. В соответствии с заданными режимами наземных испытаний керамических оболочек в составе обтекателей вычисляют напряженный объем материала оболочки при наземных испытаниях в составе обтекателя с использованием уравнений общей теории оболочек вращения или приближенными численными методами. С учетом вычисленных напряженных объемов определяют величину растягивающих напряжений, эквивалентную растягивающим напряжениям в напряженном объеме материала оболочки при нагружении обтекателя эксплуатационной нагрузкой, и по ней определяют предельно допустимое давление при заданной вероятности неразрушения керамической оболочки. Технический результат: повышение достоверности соответствия результатов испытаний по оценке прочности керамических оболочек при нагружении внутренним давлением на промежуточных операциях изготовления обтекателей результатам наземных испытаний керамических оболочек в составе обтекателей за счет использования обоснованного расчетного метода для установления уровня прикладываемого давления, учитывающего условия нагружения обтекателей эксплуатационными нагрузками и, следовательно, на повышение эффективности результатов испытаний и, таким образом, на повышение точности оценки их несущей способности.

Барокамера // 2621779

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний элементов глубоководной техники при давлениях, соответствующих предельным глубинам Мирового океана – более 100 МПа. Заявлена барокамера, содержащая корпус, крышку с уплотнительными элементами, средства подвода-отвода рабочего тела, а также средства измерения и контроля давления в полости корпуса. Корпус выполнен в виде обечайки, снабженной ребрами жесткости, которые с натягом установлены на внешней поверхности обечайки, в ее поперечной плоскости. Причем торцы обечайки снабжены крышками, выполненными в виде пластин с цилиндрическими выступами, сечение которых соответствует сечению обечайки. При этом цилиндрические выступы установлены в полости обечайки с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и снабжены уплотнительными элементами. Корпус барокамеры установлен в полости замкнутой силовой рамы с образованием между ними зазора, для чего замкнутая силовая рама установлена в продольной плоскости корпуса барокамеры, а ее полость образована сквозным отверстием, размер которого превышает размер корпуса вдоль его продольной оси. Торцевые грани сквозного отверстия имеют округлую форму, а в зазоре между пластинами крышек и торцевыми гранями сквозного отверстия замкнутой силовой рамы установлены, с обеспечением плотного контактирования с обращенными к ним поверхностями, опорные элементы. Технический результат - повышение прочности корпуса барокамеры за счет перераспределения напряжений в его стенках, снижение массогабаритных характеристик и снижение трудоемкости изготовления барокамеры. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек // 2623662

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано в процессе контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек. Способ включает создание перепада давления по стенке оболочки и одновременную регистрацию нормальных перемещений поверхности оболочки при ее вращении вокруг своей оси с помощью неподвижных датчиков, расположенных в одной плоскости с осью оболочки вдоль ее образующей. Оценку годности тонкостенной оболочки осуществляют по результатам сравнения значений максимальных перемещений поверхности оболочки с их базовыми значениями. Изобретение позволяет упростить процесс контроля за счет уменьшения количества датчиков перемещения (деформаций), уменьшить трудоемкость и сохранить целостность оболочки. 1 ил.

Устройство для исследования прочностных свойств сочных кормов // 2624097

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследования процесса резания материалов рабочими органами измельчителей, преимущественно сочных кормов (корнеклубнеплоды, бахчевые культуры). Устройство содержит станину с нижним и верхним основаниями, между основаниями станины расположены два винта, вращающиеся в подшипниковых узлах. Привод винтов осуществляется от вала электродвигателя с регулируемой частотой вращения через шестерню на два колеса, имеющих жесткую посадку и закрытых сверху кожухом. Жесткая связь колес с шестерней исключает какое-либо проскальзывание при передаче вращательного движения. Технический результат: расширение возможностей при исследовании процесса резания, а также повышение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и образец для определения прочности муфтового сварного соединения полимерных труб // 2627170

Изобретение относится к области испытаний соединения полимерных труб, полученного посредством сварки с использованием накладной муфты. Сущность: вырезают из муфтового сварного соединения образец, содержащий части соединяемых полимерных труб и перекрывающую их и приваренную к ним часть муфты. Подвергают вырезанный образец испытанию на растяжение, проводимому при заданных условиях. Площадь подвергаемого испытанию сварного соединения в образце не превышает площади минимального поперечного сечения образца вне области сварного соединения. Технический результат: возможность более точного определения прочности сварного шва при муфтовой (раструбной) сварке полимерных труб и расширение арсенала технических средств. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ лабораторного испытания грунтов // 2628874

Изобретение относится к исследованию деформационных и прочностных свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Способ включает деформирование образца грунта природного или нарушенного сложения в условиях трехосного осесимметричного гидростатического и последующего девиаторного нагружения, дающих возможность ограниченного бокового расширения образца грунта, близкого к реальным условиям, затем после установления условной стабилизации при статическом режиме достижением скорости деформирования образца, соответствующей условной стабилизации деформации образца на данной ступени деформирования, переходят поочередно на следующие ступени испытания, а по окончании испытаний, по конечным результатам, полученным на каждой из ступеней испытания, строят график зависимости относительной осевой деформации от осевых напряжений и определяют искомые характеристики грунта, причем после стабилизации деформаций гидростатического нагружения выполняют контролируемое девиаторное нагружение, первая часть которого - дозированное кинематическое нагружение с управляемой скоростью деформации и ограничением по приращению осевых напряжений, а вторая часть - стабилизация напряженно-деформированного состояния образца в режиме ползучести - релаксации напряжений по условной стабилизации модуля общей деформации, многократно повторяя нагружения и стабилизацию до достижения предельного напряженного состояния, а далее продолжают (при необходимости) только кинематическое нагружение до величины предельной относительной осевой деформации. Достигается ускорение испытаний при определении различных характеристик любых разновидностей нескальных грунтов. 1 пр., 4 ил.

Способ испытаний оболочек внешним гидростатическим давлением // 2636812

Изобретение относится к технике испытаний изделий внешним гидростатическим давлением и может быть использовано в областях техники, где используются соответствующие изделия, например, подводные аппараты. Способ заключается в размещении изделия в компрессионном контейнере, который устроен по принципу гидравлического мультипликатора, и установке уже этого контейнера на углублении на акватории. При этом конструкция компрессионного контейнера и способ размещения в нем испытываемого изделия позволяют автоматически увеличить давление по сравнению с давлением во внешней среде, в которой этот контейнер находится. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей работ, которые могут проводиться на меньших углублениях на акватории. 1 ил.

Способ определения полной и остаточной объемной деформации сосуда (баллона) // 2642121

Заявленное решение используется для определения полной и остаточной объемной деформации сосудов (баллонов) под действием пробного давления. Техническая задача заключается в уменьшении трудоемкости и в устранении сложных расчетов для определения полной и остаточной объемной деформации. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Внутри рубашки или снаружи на выносных элементах устанавливается преобразователь линейного перемещения поплавкового типа, который определяет уровень воды в рубашке. При погружении баллона в водяной рубашке устанавливается начальный уровень воды, который принимается за нулевой (Но). Затем в сосуд подается вода до величины пробного давления, уровень воды водяной рубашки увеличивается, а преобразователь линейного перемещения показывает уровень воды в момент полной объемной деформации сосуда (Нп). После необходимой выдержки сосуда и сброса давления преобразователем линейного перемещения фиксируется уровень воды в водяной рубашке, который соответствует остаточной объемной деформации сосуда (Ност).

Машина испытательная сервомеханическая для механических испытаний образцов материалов на растяжение, сжатие и изгиб // 2642557

Изобретение относится к средствам (испытательным машинам) и методам механических испытаний материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Машина содержит двухзонное нагружающее устройство, содержащее основание и неподвижную траверсу, жестко связанные между собой двумя гладкими колоннами, по которым с помощью серводвигателя и двух червячно-винтовых передач перемещается подвижная траверса, образуя зоны растяжения и сжатия, датчик силы, закрепленный к подвижной траверсе со стороны зоны сжатия, два захвата для закрепления испытуемых образцов в зоне растяжения: верхний, зафиксированный в неподвижной траверсе двумя шарнирными узлами в положении, соосном с осью приложения силы к испытуемому образцу, и нижний - сочлененный с подвижной траверсой через датчик силы, две опоры для испытания на сжатие, установленные в зоне сжатия, датчик перемещения, а также включающая насосную установку, содержащую насос низкого давления, насос высокого давления, клапаны предохранительные низкого и высокого давления, распределители для управления закрытием и открытием захватов, манометры для регистрации давления в магистралях низкого и высокого давления. При испытании на растяжение нижний захват, сочлененный с подвижной траверсой через датчик силы шарнирным узлом, устанавливается в положение, соосное с осью приложения силы к образцу и при разрушении образца шарнир, связывающий датчик силы с нижним захватом, размыкается, освобождая датчик силы от динамического воздействия массы нижнего захвата, которое воспринимает корпус подвижной траверсы через демпфирующую прокладку. Технический результат: обеспечение соосности приложения силы к образцу при минимальном сопутствующем изгибе и повышение надежности датчика силы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.