Способ термомеханических испытаний материалов и устройство для его осуществления

(51) 01 3/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ испытуемого образца из исследуемого материала,выдержке при заданной температуре и нагружению испытуемого образца до разрушения, предлагается процесс нагрева испытуемого образца контролировать по нагреву контрольного образца,при этом в качестве температуры испытания образца принимать температуру , вычисляемую по формуле где 1 - показания термопары внутри контрольного образца 2 - показания термопары на поверхности контрольного образца. При этом замер температуры внутри контрольного образца 1 производить в точке,максимально приближенной к геометрическому центру контрольного образца. Это позволит повысить точность измерения температурыматериала. Устройство для термомеханических испытаний материалов,содержащее печь,термопары,вторичный прибор для измерения температуры,механизм нагружения, в котором предлагается в качестве вторичного прибора для измерения температуры использовать сумматор.(72) Приходько Евгений Валентинович Никифоров Александр Степанович Шанов Иван Валерьевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационный Евразийский университет(56) Патент РФ 2019810, Кл. 01 3/00, 1994. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. -М. Издательство стандартов, 1991(54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области термомеханических испытаний материалов, в частности к определению предела прочности при повышенных температурах. Техническим результатом изобретения является получение значений предела прочности на сжатие различных материалов при повышенных температурах материала с меньшей погрешностью. Это достигается тем,что в способе термомеханических испытаний материалов,заключающемся в нагреве контрольного и 21807 Изобретение относится к области термомеханических испытаний материалов, в частности к определению предела прочности при повышенных температурах. Известен метод определения предела прочности бетонов на сжатие, осевое растяжение, растяжение при раскалывании и растяжение при изгибе ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам - Введ. 01.01.91. -М. Издво стандартов, 1991, с применением устройства,содержащего пресс, устройство для центрирования образцов относительно геометрической оси испытательной машины и дополнительные стальные плиты. Недостатком этого способа является получение данных о пределе прочности образцов при нормальных условиях, т. е. при температуре(203)С, а устройство не позволяет контролировать температуру образцов, что не обеспечивает точность измерения предела прочности. Известен метод определения прочности при изгибе при повышенных температурах ГОСТ 25085-81 Материалы и изделия огнеупорные. Метод определения прочности при изгибе при повышенных температурах - Введ. 31.12.81.-М. Изд-во стандартов, 1982, в соответствии с которым образец нагревают, выдерживают при заданной температуре от 30 до 90 минут и подвергают нагружению до разрушения. Недостатком этого способа является отсутствие контроля за процессом выдержки образца при заданной температуре. Известна машина для испытания материалов,испытывающих хрупкое разрушение, на сжатие Машина для испытания на сжатие ИП-1 А-1000(1000 кН). (Электронный ресурс). - Режим доступа// . . // 5. ,23.03.2009., содержащая программно-управляемую насосную установку с микропроцессорным блоком управления и испытательную станину с силовым двухсторонним плунжером. Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет проводить измерения при нормальных условиях 203)С) и не предназначено для получения данных о пределе прочности при повышенных температурах. Наиболее близким техническим решением,выбранным в качестве прототипа, является способ механических испытаний на трещиностойкость металлического материала Патент РФ 2019810,МПК 01 3/00, опубл. 15.09.94, бюл.17, по которому эталонный и испытуемый образцы из исследуемого материала подвергают нагреву,одноосному нагружению до разрушения и определяют параметр, по которому судят о трещиностойкости материала. Устройство содержит печь, термопары, вторичный прибор для измерения температуры, механизм нагружения. Недостатком этого известного устройства является то, что процесс нагрева образца контролируется по температуре внутреннего пространства печи. 2 В связи с этим поставлена задача - разработать способ термомеханических испытаний материалов,который позволил бы определить предел прочности материалов на сжатие при повышенных температурах образца с применением устройства,позволяющего определить температуру образца. Техническим результатом устройства является повышение точности определения температуры испытуемого образца за счт расположения термопар в контрольном образце, а способа повышение точности определения значений предела прочности испытуемого образца за счет контроля температуры нагрева испытуемого образца по температуре контрольного образца. Это достигается тем, что в способе термомеханических испытаний материалов,заключающемся в нагреве контрольного и испытуемого образца из исследуемого материала,выдержке при заданной температуре и нагружению испытуемого образца до разрушения, предлагается процесс нагрева испытуемого образца контролировать по нагреву контрольного образца. В качестве температуры испытания образца принимать среднюю температуруконтрольного образца, вычисляемую по формуле где 1 - показания термопары внутри контрольного образца 2 - показания термопары на поверхности контрольного образца. При этом замер температуры 1 внутри контрольного образца производить в точке,максимально приближенной к геометрическому центру контрольного образца. Это позволит повысить точность измерения средней температурыконтрольного образца. Устройство для термомеханических испытаний материалов,содержащее печь,термопары,вторичный прибор для измерения температуры,механизм нагружения, в котором предлагается в качестве вторичного прибора для измерения температуры использовать сумматор. Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 изображено устройство для термомеханических испытаний материалов. Устройство содержит печь 1, в которой находятся верхняя 2 и нижняя 3 плиты. Для нагружения имеется пресс 4, который посредством силовой тяги 5 воздействует на верхнюю плиту 2. Измерение создаваемой нагрузки определяется по силоизмерительному устройству 6. Для вычисления средней температурыконтрольного образца 7 используется вторичный прибор - сумматор 8. К сумматору 8 подключены термопары 9 и 10. Термопары 9 и 10 расположены в контрольном образце 7 из исследуемого материала,расположенном на нижней плите 3. Термопара 9 расположена на любой боковой поверхности контрольного образца 7. Горячий спай термопары 10 максимально приближен к геометрическому центру. Например, это может быть канал 11, просверленный 21807 по вертикальной оси симметрии до половины высоты контрольного образца 7. Испытуемый образец 12 располагается в печи 1 между верхней 2 и нижней 3 плитой. Способ осуществляется следующим образом. Из исследуемого материала изготавливаются два одинаковых образца в форме цилиндра или прямоугольного параллелепипеда контрольный 7 и испытуемый 12. В контрольном образце 7 размещают термопару 10, горячий спай которой максимально приближен к геометрическому центру. Например, по вертикальной оси симметрии высверливают канал 11 до половины высоты контрольного образца 7. Термопару 9, для измерения температуры на поверхности контрольного образца 7, устанавливают в любой точке на боковой поверхности. Контрольный образец 7 с закреплнными термопарами 9 и 10 и испытуемый образец 12 помещают в печь 1 на нижнюю плиту 3. При этом цилиндрические образцы устанавливают на любое основание, а образцы в виде прямоугольного параллелепипеда на любую грань. Термопары 9 и 10 подключают к вторичному прибору для измерения температуры - сумматору 8,который показывает значение средней температурыконтрольного образца 7, определяемое по формуле где 1 - показания термопары внутри контрольного образца 2 - показания термопары на поверхности контрольного образца. Затем включают печь и начинают нагрев образцов. После включения в работу печи 1 следят за величиной значения средней температурыконтрольного образца 7, которая определяет достижение заданной температуры испытания. Средняя температураконтрольного образца 7 считается температурой испытания. После достижения такого температурного состояния испытуемый образец 12 подвергают одноосному нагружению прессом 4 посредством воздействия силовой тяги 5 на верхнюю плиту 2 до разрушения испытуемого образца 12. Нагрузка на образец определяется по силоизмерительному устройству 6. При этом нагрузка должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью,обеспечивающей его разрушение через 20-60 с после начала испытания. Предел прочности при сжатии сж (Н/м 2) испытуемого образца вычисляют по формуле сж где сж - предел прочности при сжатии, Н/м 2 Р - наибольшая нагрузка, при которой произошло разрушение образца, Н- площадь поперечного сечения образца, м 2. Предлагаемый способ позволяет получить значение предела прочности на сжатие различных материалов при повышенных температурах материала с меньшей погрешностью. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ термомеханических испытаний материалов,заключающийся в нагреве контрольного и испытуемого образца из исследуемого материала, выдержке при заданной температуре и нагружению испытуемого образца до разрушения, отличающийся тем, что процесс нагрева испытуемого образца контролируют по нагреву контрольного образца, при этом в качестве температуры испытания образца принимают среднюю температуруконтрольного образца,вычисляемую по формуле где 1 - показания термопары внутри контрольного образца 2 - показания термопары на поверхности контрольного образца. 2. Способ термомеханических испытаний материалов по п.1 отличающийся тем, что замер температуры внутри контрольного образца производят в точке, максимально приближенной к геометрическому центру контрольного образца. 3. Устройство для термомеханических испытаний материалов,содержащее печь,термопары, вторичный прибор для измерения температур внутри и на поверхности контрольного образца, механизм нагружения, отличающееся тем,что в качестве вторичного прибора для измерения температур используют сумматор.