Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К
Предложен модернизированный испытательный комплекс для определения прочности и долговечности композиционных материалов при растяжении, сжатии и кручении в условиях температур до 3300 К в вакууме, окислительной или инертной среде. Испытания проводятся полностью в автоматическом режиме с возможност...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Datum: | 2004 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2004
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47122 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К / В.С. Дзюба, С.В. Оксиюк // Проблемы прочности. — 2004. — № 5. — С. 113-116. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859861888136904704 |
|---|---|
| author | Дзюба, В.С. Оксиюк, С.В. |
| author_facet | Дзюба, В.С. Оксиюк, С.В. |
| citation_txt | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К / В.С. Дзюба, С.В. Оксиюк // Проблемы прочности. — 2004. — № 5. — С. 113-116. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Предложен модернизированный испытательный комплекс для определения прочности и
долговечности композиционных материалов при растяжении, сжатии и кручении в условиях
температур до 3300 К в вакууме, окислительной или инертной среде. Испытания проводятся
полностью в автоматическом режиме с возможностью задания практически любых
программ по нагружению и нагреву со скоростью до 1000 град/с.
Запропоновано модернізований випробувальний комплекс для визначення
міцності та довговічності композиційних матеріалів при розтязі, стиску і
крутінні в умовах температур до 3300 К у вакуумі, окиснювальному або
інертному середовищі. Випробування проводяться повністю в автоматичному
режимі з можливістю задания практично любих програм по навантаженню
і нагріванню зі швидкістю до 1000 град/с.
We present a modified test machine set for experimental
determination of strength and life of
composite materials in tension, compression
and torsion for the temperature range up to
3300 K, in vaccum, oxidizing or inert environment.
Tests are conducted in fully automatic
mode with a possibility of setting practically
any programs of loading and heating with the
temperature rate up to 1000 K/s.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:46:56Z |
| format | Article |
| fulltext |
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
РАЗДЕЛ
УДК 620.18(035)
Установка для исследования прочности и долговечности
композиционных материалов при программном тепловом и
силовом нагружении в условиях температур до 3300 К
В. С. Дзюба, С. В. Оксиюк
Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
Предложен модернизированный испытательный комплекс для определения прочности и
долговечности композиционных материалов при растяжении, сжатии и кручении в условиях
температур до 3300 К в вакууме, окислительной или инертной среде. Испытания прово
дятся полностью в автоматическом режиме с возможностью задания практически любых
программ по нагружению и нагреву со скоростью до 1000 град/с.
Ключевые слова : композиционные материалы, программное нагружение,
система измерения и управления, скорость нагрева.
В качестве материалов элементов конструкций, работающих в условиях
предельных силовых и тепловых нагрузок, применяются специально созда
ваемые композиционные материалы (КМ). Для эффективного использования
последних очень важно получить достоверные данные по механическим
свойствам в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным.
Известные в настоящее время методики высокотемпературных испытаний
позволяют получать надежные экспериментальные результаты при темпера
турах до 2300...2800 К [1, 2]. Испытания при более высоких температурах
требуют обеспечения точного измерения усилия и деформации рабочей
зоны, быстрого нагрева образца со скоростью примерно 500 град/с и
избежания выгорания его за время нагрева до заданной температуры. Важно
также поддержание равномерности температурного поля по длине рабочей
части образца.
При проведении испытаний в условиях, близких к эксплуатационным,
необходимо реализовать механическое нагружение и нагрев по программам,
имитирующим реальные рабочие условия. Качественные испытания, учи
тывая их сложность, можно осуществлять только с применением вычисли
тельной техники.
При модернизации экспериментальной установки, модификации разра
ботанных ранее и создании новых методик, обеспечивающих учет особен
ностей и специфики проведения высокотемпературных испытаний КМ на
растяжение, сжатие и кручение [3-6], большое внимание уделялось реше
нию задач такого рода (определение прочности и долговечности КМ при
Т = 3300 К со скоростями нагрева порядка 1000 град/с).
© В. С. ДЗЮБА, С. В. ОКСИЮК, 2004
ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 5 113
В. С. Дзюба, С. В. Оксиюк
Для реализации поставленной задачи на базе установки 1958У10-1,
созданной в Институте проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Укра
ины, был разработан испытательный комплекс для исследования термомеха
нических свойств КМ при температурах 293...3300 К в вакууме, окисли
тельной или инертной среде [7]. При модернизации установки основным
изменениям были подвергнуты системы измерения и управления экспери
ментом. Для управления испытаниями с помощью ЭВМ и записи данных
эксперимента была написана программа Те81;-1958, имеющая графический
пользовательский интерфейс. Это позволило проводить испытания полно
стью в автоматическом режиме с возможностью задания практически любых
программ по нагружению и нагреву для создания близких к эксплуатацион
ным режимов работы материала. Использование систем вакуумирования и
создания различных сред дает возможность проводить испытания в вакууме,
нейтральных и агрессивных средах.
Нагрев образца осуществляется путем пропускания электрического
тока. Существующие средства позволяли реализовать скорость нагрева до
500 град/с. После модернизации системы управления нагревом удалось
увеличить ее до 1000 град/с. Равномерное поле температур по длине рабочей
части образца обеспечивается дополнительным подогревом краев образца.
Контроль равномерности нагрева осуществляется тремя термопарами, уста
навливаемыми вдоль рабочей зоны образца, или сканированием пирометра.
Данная методика гарантирует перепад температур в рабочей зоне образца не
более 15 К.
Схема системы измерения и управления изображена на рис. 1. Термо
механическое нагружение реализуется следующим образом. Данные о тем
пературе образца после предварительной обработки (фильтрация от помех,
усиление) поступают в АЦП. В качестве датчиков температуры в зависи
мости от диапазона температур используются вольфрамрениевые термопары
или инфракрасный пирометр типа “ШРЕАТНЕЯМ ЮА-100”. Точность
измерения температуры термопарами составила 1%, пирометром - 0,5%.
Программа нагрева заводится в ЭВМ с помощью программы Те$1;-1958.
Последняя осуществляет сравнение измеренных данных по температуре с
программой нагрева, и в случае их несоответствия с помощью ЦАП платы
А -812Рв вырабатывает откорректированный сигнал нагрева образца. Для
безопасного и помехозащищенного управления нагревом с помощью ЭВМ
между ЦАП и тиристорным устройством размещается гальваническая раз
вязка 8В1-А1. Отклонение измеряемой температуры образца от заданной по
программе не превышает ±25 К.
Методическими особенностями данной установки также являются ори
гинальные способы многоканального измерения деформации образца выне
сенными из зоны нагрева элементами образца и экстензометров. Сигналы с
тензодатчиков по каждому из четырех каналов измерения деформации
поступают в модули аналоговых тензопреобразователей БСМ5В38, где про
изводится их усиление и фильтрация от помех. Кроме того, использование
усилителя позволяет дополнительно повысить чувствительность каналов
измерения деформаций. Благодаря высокой помехозищищенности системы_3
точность измерения деформации составила ~ 1,25 -10 %.
114 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 5
Установка для исследования прочности
Система измерения и управления экспериментом.
Рис. 2. Отработка программы: 1 - по нагреву; 2 - по температуре в процессе эксперимента;
3 - программа по усилию; 4 - по усилию в процессе эксперимента.
Модернизированная система управления экспериментом дает возмож
ность проводить испытания полностью в автоматическом режиме (как “жест
кий”, так и “мягкий”) с отработкой практически любых программ по нагру
жению. В случае мягкого нагружения перед проведением эксперимента
задается программа изменения нагрузки во времени. В процессе испытаний
данные по нагружению образца с датчика усилия сравниваются с про
граммой нагружения, заведенной в ЭВМ. В случае их несоответствия с
помощью ЦАП вырабатывается откорректированный сигнал задания ско
рости перемещения нижней траверсы машины. Для надежного и безопас
ного управления системой нагружения с помощью ЭВМ между ЦАП и
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 5 115
В. С. Дзюба, С. В. Оксиюк
двигателем размещается аналоговый выходной модуль SCM5B49. При жест
ком нагружении вместо датчика усилия используется датчик перемещения.
Предусмотрено три положения редуктора с соотношениями 1:1, 1:10 и
1:100, что позволяет варьировать скорость перемещения траверсы в диапа
зоне 0,005...50 мм/мин. Точность измерения усилия данной системы состав
ляет 0,01% измеряемой величины.
На рис. 2 приведены данные эксперимента на растяжение образца из
углерод-углеродного композиционного материала со ступенчатым нагруже
нием по усилию и температуре. Видно, что система удовлетворительно
отрабатывает задаваемые программы.
Р е з ю м е
Запропоновано модернізований випробувальний комплекс для визначення
міцності та довговічності композиційних матеріалів при розтязі, стиску і
крутінні в умовах температур до 3300 К у вакуумі, окиснювальному або
інертному середовищі. Випробування проводяться повністю в автоматич
ному режимі з можливістю задания практично любих програм по наванта
женню і нагріванню зі швидкістю до 1000 град/с.
1. Konishi T., Eto M., and Oku T. High temperature Young’s modulus of
IG-110 graphite // JAERI. - 1986. - 192. - P. 133 - 137.
2. Fajun Yi, Jiecai Jan, Shanyi Du. Опытное исследование механических
свойств гибридных композитов углерод-углерод при сверхвысокой тем
пературе // Реф. журн. - 2004. - № 3. - С. 32.
3. Патент України № 2003087440, МПК7 G01N1/00. Зразок для випробу
вання неметалевих матеріалів осьовими навантаженнями / В. С. Дзюба,
Л. В. Кравчук, В. А. Токарський, С. В. Оксіюк. - Опубл. 15. 03. 2004. -
Бюл. № 3.
4. Патент України № 2003098506, МПК7 G01N1/00. Плоский зразок для
випробування композиційних матеріалів на міцність при розтягуванні в
умовах високих температур / В. С. Дзюба, Л. В. Кравчук, В. А. Токар
ський, С. В. Оксіюк. - Опубл. 15. 04. 2004. Бюл. № 4.
5. Патент України № 2002075410, МПК7 G01N1/100. Зразок для випро
бування матеріалів на міцність / В. С. Дзюба, Л. В. Кравчук, В. А.
Токарський, С. В. Оксіюк. - Опубл. 17. 03. 2003. Бюл. № 3.
6. Патент України № 2002064701, МПК7 G01N3/22. Пристрій для випро
бування матеріалів на міцність / В. С. Дзюба, Л. В. Кравчук, В. А.
Токарський, С. В. Оксіюк. - Опубл. 17. 03. 2003. Бюл. № 3.
7. Дзюба В. С., Высоцкий А. В., Зубик С. В. Установка и методика для
прочностных испытаний композиционных материалов при температу
рах до 3300 К // Пробл. прочности. - 1994. - № 9. - С. 86 - 90.
Поступила 20. 11. 2003
116 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2004, № 5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47122 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:46:56Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дзюба, В.С. Оксиюк, С.В. 2013-07-09T20:38:48Z 2013-07-09T20:38:48Z 2004 Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К / В.С. Дзюба, С.В. Оксиюк // Проблемы прочности. — 2004. — № 5. — С. 113-116. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47122 620.18(035) Предложен модернизированный испытательный комплекс для определения прочности и долговечности композиционных материалов при растяжении, сжатии и кручении в условиях температур до 3300 К в вакууме, окислительной или инертной среде. Испытания проводятся полностью в автоматическом режиме с возможностью задания практически любых программ по нагружению и нагреву со скоростью до 1000 град/с. Запропоновано модернізований випробувальний комплекс для визначення міцності та довговічності композиційних матеріалів при розтязі, стиску і крутінні в умовах температур до 3300 К у вакуумі, окиснювальному або інертному середовищі. Випробування проводяться повністю в автоматичному режимі з можливістю задания практично любих програм по навантаженню і нагріванню зі швидкістю до 1000 град/с. We present a modified test machine set for experimental determination of strength and life of composite materials in tension, compression and torsion for the temperature range up to 3300 K, in vaccum, oxidizing or inert environment. Tests are conducted in fully automatic mode with a possibility of setting practically any programs of loading and heating with the temperature rate up to 1000 K/s. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Производственный раздел Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К Test Machine for Investigation of Strength and Durability of Composite Materials under Thermal and Mechanical Program Loading Conditions in the Temperature Range up to 3300 K Article published earlier |
| spellingShingle | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К Дзюба, В.С. Оксиюк, С.В. Производственный раздел |
| title | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К |
| title_alt | Test Machine for Investigation of Strength and Durability of Composite Materials under Thermal and Mechanical Program Loading Conditions in the Temperature Range up to 3300 K |
| title_full | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К |
| title_fullStr | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К |
| title_full_unstemmed | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К |
| title_short | Установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 К |
| title_sort | установка для исследования прочности и долговечности композиционных материалов при программном тепловом и силовом нагружении в условиях температур до 3300 к |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47122 |
| work_keys_str_mv | AT dzûbavs ustanovkadlâissledovaniâpročnostiidolgovečnostikompozicionnyhmaterialovpriprogrammnomteplovomisilovomnagruženiivusloviâhtemperaturdo3300k AT oksiûksv ustanovkadlâissledovaniâpročnostiidolgovečnostikompozicionnyhmaterialovpriprogrammnomteplovomisilovomnagruženiivusloviâhtemperaturdo3300k AT dzûbavs testmachineforinvestigationofstrengthanddurabilityofcompositematerialsunderthermalandmechanicalprogramloadingconditionsinthetemperaturerangeupto3300k AT oksiûksv testmachineforinvestigationofstrengthanddurabilityofcompositematerialsunderthermalandmechanicalprogramloadingconditionsinthetemperaturerangeupto3300k |