СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01N3/303 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам, в частности к приборам для определения прочностных характеристик строительных материалов неразрушающим методом, и предназначено для применения в строительстве, производстве строительных материалов, а также в научно-исследовательских работах.

Уровень техники

Известен способ определения прочности неметаллических материалов, включающий операцию раздавливания на прессах образцов кубической или призматической формы. Временное напряжение σ_в, соответствующее наибольшему усилию при сжатии образца, определяют по формуле

где Р_max - максимальная сила сжатия образца; А - площадь сечения образца (Сопротивление материалов. Лабораторный практикум. А.С. Вольмир, Ю.П.Григорьев и др. М.: Дрофа, 2004. 352 с.).

Недостатком такого способа испытания является разрушение испытуемых образцов и, следовательно, высокая стоимость испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ динамического определения прочности грунта и изделий, выполненных из строительных материалов, включающий операцию подъема ударной части на заданную высоту, операцию свободного падения груза, операцию погружения стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину (Машины для земляных работ. А.Н.Зеленин и др. М.: Машиностроение, 1975. 422 с.).

Рассмотренный способ имеет несовершенную систему измерения перемещений стержня при ударном погружении и несовершенную конструкцию, в которой фиксирована величина диаметра стержня и длина погружаемой части стержня, которые приводят к тому, что при испытании прочных изделий (дорог, уплотненных оснований) для проведения одного опыта требуется выполнять десятки ударов падающего груза по стержню. Кроме того, на точность определения прочности изделий существенно влияет трение боковой поверхности погружаемой части стержня о грунт.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение точности определения прочности изделий за счет устранения сил трения на боковой поверхности стержня, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет снабжения стержня сменными инденторами.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, включающем операцию подъема груза на заданную высоту, операцию свободного падения груза на стержень, операцию погружения стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину, операцию измерения величины погружения стержня в материал, согласно заявляемому изобретению операцию измерения величины погружения стержня в материал выполняют по индикатору при каждом ударе падающего груза и дополнительно выполняют перед каждым последующим ударом операцию поворота индентора в лунке.

Технический результат, а именно повышение точности определения прочности изделий, достигается тем, что перед каждым последующим ударом по стержню индентор проворачивают в лунке испытуемого материала, тем самым устраняют силы трения боковой поверхности погружаемой части стержня о материал.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, содержащем падающий груз и стержень, согласно заявляемому изобретению на стержне, установленном в корпусе с возможностью относительного перемещения, закреплен индентор, на корпусе зафиксирован механический стрелочный индикатор, измерительная ножка которого упирается в закрепленный на стержне кронштейн, при этом к стержню прикреплена рукоятка.

Сравнение предлагаемого изобретения с прототипом обнаружило у первого из них ряд отличительных признаков, что обусловливает соответствие изобретения критерию «новизна».

Краткое описание чертежей

Сущность способа и устройства поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - устройство для определения прочности изделий, продольный разрез;

на фиг.2 - устройство для определения прочности изделий, вид спереди.

Осуществление изобретения

Заявляемый способ определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов может быть осуществлен с помощью заявляемого устройства.

Устройство определения прочности изделий содержит груз 1, установленный с возможностью перемещения относительно стержня 2 между упорами 3, 4. Стержень 2 установлен в корпусе 5 с возможностью относительного вертикального перемещения и вращения. На конце стержня 2 закреплен держатель 6, в котором установлен индентор 7, выполненный в виде цилиндрического стержня. На корпусе 5 закреплен зажим 8, в котором зафиксирован механический стрелочный индикатор 9, измерительная ножка которого упирается в кронштейн 10, закрепленный на стержне 2. К держателю 6 присоединена рукоятка 11 с возможностью вертикального перемещения и вращения относительно корпуса 5 вместе со стержнем 2.

Сущность способа определения прочности изделий заключается в следующем. Для измерения прочности испытуемого изделия выполняют операцию подъема груза на заданную высоту, операцию свободного падения груза на стержень, определяют по индикатору величину погружения стержня в материал при каждом ударе.

Для получения точных статистических данных операцию погружения стержня повторяют необходимое число раз. Причем перед каждым последующим ударом поворачивают стержень с индентором в образовавшейся лунке материала для устранения сил трения на боковой поверхности цилиндрического индентора 7.

По найденной величине погружения стержня в материал оценивают прочность изделий.

Среднее нормальное напряжение под плоскостью индентора 7 определяют по формуле:

где d - диаметр индентора;

m₁, m₂ - соответственно масса падающего груза 1 и стержня 2;

H - высота падения груза 1;

z_k - величина заглубления индентора в материал за один удар.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Рассмотрим работу устройства на примере определения прочности кирпича-сырца, спрессованного из глиняного порошка. Устройство устанавливают на изделие таким образом, чтобы индентор 7 свободно опирался на поверхность испытуемого изделия. Настраивают индикатор 9 на получение перемещения стержня при ударе порядка несколько миллиметров. Поднимают груз 1 на высоту, заданную верхним упором 4 на стержне 2. Отпускают груз 1 для совершения свободного падения и нанесения удара по нижнему упору 3 стержня 2, в результате которого индентор 7 заглубляют на величину z_k в испытуемое изделие.

Величину погружения стержня определяют по индикатору 9. Система измерения величины погружения стержня выполнена таким образом, что при ударе по стержню механизм индикатора работает в режиме свободного отслеживания деформации, не реагируя на удар падающего груза. Для получения статистического результата делают несколько последовательных ударов в одной лунке изделия. Причем перед каждым последующим ударом поворачивают рукояткой 11 стержень 2 с индентором 7 на некоторый угол.

Путем замены индентора 7 и изменения массы груза 1 расширяют диапазон измерения прочности изделий.

Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно повысить точность измерений. Конструкция устройства проста в изготовлении и использовании. Кроме того, устройство снабжено набором сменных инденторов для расширения его функциональных возможностей.

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам. Сущность: поднимают груз на заданную высоту. Осуществляют свободное падение груза на стержень. Осуществляют погружение стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину. Измеряют величину погружения стержня в материал. Измерение величины погружения стержня в материал выполняют по индикатору при каждом ударе падающего груза и дополнительно выполняют перед каждым последующим ударом поворот индентора в лунке. Устройство включает падающий груз и стержень. На стержне, установленном в корпусе с возможностью относительного перемещения, закреплен индентор. На корпусе зафиксирован механический стрелочный индикатор, измерительная ножка которого упирается в закрепленный на стержне кронштейн, при этом к стержню прикреплена рукоятка. Технический результат: повышение точности определения прочности изделий. 2 н.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, включающий операцию подъема груза на заданную высоту, операцию свободного падения груза на стержень, операцию погружения стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину, операцию измерения величины погружения стержня в материал, отличающийся тем, что операцию измерения величины погружения стержня в материал выполняют по индикатору при каждом ударе падающего груза и дополнительно выполняют перед каждым последующим ударом операцию поворота индентора в лунке.2. Устройство для определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, содержащее падающий груз и стержень, отличающееся тем, что на стержне, установленном в корпусе с возможностью относительного перемещения, закреплен индентор, на корпусе зафиксирован механический стрелочный индикатор, измерительная ножка которого упирается в закрепленный на стержне кронштейн, при этом к стержню прикреплена рукоятка.