Установка для испытаний на прочность при сложном напряженно-деформированном состоянии Советский патент 1984 года по МПК G01N3/34 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к установкам для испытания на прочность при сложном напряженнодеформированном состоянии, и может найти применение для испытания образцов горных пород, грунтов, строительных материалов. Известна установка для испытаний на прочность, содержащая гидравличес-Ю кую камеру для размещения испытуемого образца, источник давления, эксцентриковый возбудитель колебаний, связанный с мембраной, установленной ,в камере Cl. Установка позволяет проводить испытания при трехосном циклическом сжат-ии, однако функциональные возмож ности установки ограничены, так как по всем осям может быть приложена нйгрузка только равной амплитуды. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является уста новка для испытаний на прочность при сложном напряженно-деформированном состоянии, содержащая корпус, две па ры взаимно перпендикулярных штоков для приложения нагрузки к боковым граням образца, силовые пружины, сое диняющие штоки с захвдтами образца, устройство для перемещения штоков, включающее замкнутую направляющую, с внутренней поверхностью которой взаимодействуют концы штоков, и привод вращения, В этой установке штоки расположены в гидравлической: камере, связанной с приводом вращения, а направляю щая имеет форму трубы и установлена с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси вращения камеры 2 3. Установка позволяет проводить испытания при циклической нагрузке, приклад 1ваемой к боковым граням образца, и одновременном сжатии по третьей оси с различным соотношением нагрузок по всем осям C2J. Однако установка не позволяет исследовать процесс деформации и разру шения материалов при нарастающей пульсирующей боковой нагрузке и одно временно нарастающем осевом сжатии, которое может иметь место в массивах горных Пород. Целью изобретения является проведение испытаний при нарастающей боковой пульсирующей нагрузке и одновременно нарастающем осевом сжатии. 10 82 Цель достигается тем, что установка для испытаний на прочность при сложном напряженно-деформированном состоянии, содержащая корпус, две пары взаимно перпендикулярных штоков для приложения нагрузки к боковым граням образца, силовые пружины, соединяющие штоки с захватами образца, устройство для перемещения штоков. включающее замкнутую направляющую. с внутренней поверхностью которой заимодействуют концы штоков, и приод вращения, снабжена дополнительой силовой пружиной для приложения севой нагрузки к образцу, связанной с направляющей, а направляющая имеет орму усеченной правильной пирамиды с четным числом граней, установленой с возможностью вращения относитёльно продольной оси и осевого перемещения при помощи скрепленного с ней и ввернутого Ъ корпус ходового винта, кинематически связанного с приводом вращения. Такое выполнение, направляющей позволяет увеличивать амплитуду пульсирующей боковой нагрузки при одновременном увеличении осевой нагрузки при сжатии дополнительной осевой пружины. На фиг. 1 схематично изображена установка для испь1таний на прочность при сложном напряженно-деформированном состоянии, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Установка содержит корпус 1, две пары взаимно перпендикулярных штоков 2, 3 и 4, 5, силовые пружины 6, соединяющие штоки 2-5 с захватами 7 образца 8. Штоки 2-5 установлены в направляющих 9. Устройство для перемещения штоков включает замкнутую направляющую 10, с внутренней поверхностью которой взаимодействуют концы штоков 2-5, и привод 11 вращения. С направляющей 10 связана дополнительная силовая пружаяа 12 для приложения осевой нагрузки к образцу 8. Одним торцом пружина 12 опирается на подпятник 13, а другим соединена с захватом 14 образца 8. Направляющая 10 имеет форму усеченной правильной пирамиды с четным числом граней, установленной с возможностью вращения относительно продольной оси и осевого перемещения посредством скрепленного с ней и ввернутого в корпус 1 ходового винта 15, кинематически связанного зубчато парой 16 с приводом 11 вращения. Установка работает следую1цим образом. Привод 11 через зубчатую пару 16 приводит во вращение ходовой винт 15 который перемещается внутрь корпуса Перемещение винта 15 приводит к сжатч пружины 12, что создает постепен но увеличивающуюся осевую сжимающую нагрузку на образец 8. Одновременно вра1Дение винта 15 сопровождается вра щением направляющей 10, вследствие чего щтоки 2-5 приходят в возвратнопоступательное движение, периодически сжимая и разжимая пружины 6. При этом в зависимости от задач исследований, если пирамида щестигранная, то увеличение боковой нагрузки по одной из боковых осей сопровождается падением нагрузки по другой оси, а если пирамида четырехгранная, то моменты роста и падения нагрузок по обеим боковым осям совпадают. По роста осевой нагрузки при перемещении винта 15 и сжатии пружины 12 повьшаются пределы изменения пульсирующей нагрузки вследствие п ремещения щтоков 2-5 к верщине пирамиды. Таким образом, достигается предел прочности образца 8. Изме|Лтя жесткость пружин 6 и 12, получают различное соотношение осевой и боковой нагрузок, а в зависимости от жесткости пружины 6, амплитуды нагрузки по взаимно перпендикулярным нап 1авлениям могут быть одинаковьми или разными. Использование изобретения дает возможность более точно по сравнению с известньми установками моделировать процессы, протекающие в реальных условиях работы материалов, например, при отработке месторождений полезных ископаемых.

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСШТАНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ, содержащая корпус, две пары взаимно перпендикулярных штоков для приложения иагрузки к боковым граням образца, силовые пружины, соединяющие штоки с захватами образца, устройство для перемещения штоков, включающее замкнутую направляющую, с внутренней поверхностью которой взаимодействуют концы штоков, и привод вращения, отличающаяся тем, что, с целью проведения испытаний при нарастаклцей боковой пульсирующей нагрузке и одновременно нарастающем осевом сжатии, она снабжена дополнительной силовой пружиной для приложения осевой нагрузки к образцу, связанной с направляющей, а направляющая имеет форму усеченной правильной пирамиды с четным числом граней, установленной с возможностью вращения относительно продольной оси (Л и осевого перемещения при помощи скрепленного с ней и ввернутого в корпус ходового винта, кинематически связанного с приводом вращения.

да

фиг. I