Измерение деформации ползучести
Кратковременная прочность и деформация материалов существенно отличаются от длительных характеристик. При длительном нагружении элементов конструкций металлургических агрегатов, работающих при высоких температурах, возникают деформации, увеличивающиеся во времени даже при постоянной нагрузке. Явление увеличения деформаций при постоянной нагрузке принято называть ползучестью материалов. В механике деформируемого твердого тела под термином «ползучесть» понимают всю совокупность явлений, приводящих к изменению механических напряжений и деформаций во времени. Для правильной оценки механических напряжений и деформаций во времени при постоянных или квазипостоянных нагрузках (не малоцикловая и многоцикловая усталость) разработана теория ползучести, однако для ее использования в расчетах напряженно-деформированного состояния кроме кратковременных механических характеристик (модуль упругости, коэффициент Пуассона) необходимо знать характеристики ползучести материалов, определяемые только экспериментальным путем.
Сущность метода заключается в измерении изменения высоты образца при заданной постоянной температуре и нагрузке, построении зависимости изменения высоты от времени нахождения под нагрузкой. Измерение изменения высоты образца во времени при постоянной нагрузке проводится датчиком линейного перемещения. Данные фиксируются в протоколе. По полученным данным строится график в координатах деформация ползучести(%) – время (мин).
Диапазон измерений изменения высоты образца (0÷5000) мкм в интервале температур от (25± 10) до (950 ± 10) °С и оказываемой нагрузке на образец от 2 МПа до 20 МПа
Методика обеспечивает выполнение измерений материалов с относительной погрешностью, не превышающей 10 % при доверительной вероятности Р=0,95.
Размеры образца: диаметр 40 мм; высота 80 мм.
Измерения деформации ползучести проводятся на установке ДП-1 (рисунок 1).
Установка ДП-1 с автоматизированным управлением и компьютерной обработкой результатов испытаний предназначена для измерения коэффициента теплопроводности твердых материалов при температурах от комнатной до 950°С и давлении от 2 до 20 МПа.
Схема установки
рисунок 1.
В комплект установки входит:
1. шкаф управления;
2. установка для измерения ползучести;
3. компьютер;
4. печатное устройство (принтер);
5. программное обеспечение.
Система автоматического управления
Температура в процессе нагрева образца измеряется хромель-алюмелевым термоэлектрическим преобразователем с помощью регулятора и передается в компьютер. Параметры нагрева задаются программой регулятора или компьютера. Система управления имеет как прямую, так и обратную связь между приборами и компьютером, в связи с этим настройку регуляторов можно осуществлять непосредственно с компьютера.
В ходе испытания на образец через систему рычагов действует постоянная нагрузка, величина которой задается массой груза.
Измерение изменения высоты образца во времени при постоянной нагрузке проводится датчиком линейного перемещения. При этом электрический сигнал, пропорциональный перемещению нагрузочного стержня поступает с датчика линейного перемещения на микропроцессорный регулятор, а от него через интерфейсную цепь в компьютер.
Программная среда автоматически обрабатывает полученные данные, строит график (рисунок 2) в координатах деформация (%) – время (мин) на экране монитора в процессе измерений. Результаты измерения записываются в файл, которые могут быть обработаны и представлены в необходимой форме с помощью программы Microsoft® Excel.
рисунок 2.