Прибор для испытания образцов грунта и других материалов на сжатие и сдвиг Советский патент 1957 года по МПК G01N3/10 G01N3/24 E02D1/00 G01D9/30 

Известные приборы для испытания образцов грунта и других материалов на сжатие и сдвиг, снабженные гидравлическим устройством для нрн.южения нагрузки к испытуемому образцу, не обеенечивают в процессе испытания заданной плавной или ступенчатой нагрузк с регулируемой в широких пределах скоростью ее приложения при постояннол автоматическом иоддержании в образце подвижного равновесия, с одновременной регистрацией на диаграмме величины нагрузки и деформации испытуемого образца.

В описываемом приборе этот недостаток устранен тем, что нагру/KaioHiee устройство выполнено в виде помещенного в заполняемый водой бак цилиндрического поплавка заданного водоизмещения. Поплавок связан троеом с обоймой для испг: 1туемого образна и снабжен установленным на верхнем торце поплавка лимниграфом, который регистрирует на диаграммном барабане величину нагрузки по изменению уровня воды относительно поплавка при спуске ее через водосливную трубу и величину деформации испытуемого ооразца по Г1еремец1,ению поплавка относительно корпуса водяного бака.

bia чертеже изображена схема устройства прибора.

Нагрузка создается цилиндрическим поплавком /. который роликовыми нацравляюшими удерживается в центре бака 2. Поплавку предоставляется только одна степень свободы-перемешенне по высоте.

Поплавок прикреплен к серьге 5, пе1)едающе11 нагрузку на испытуемьп образец через трос 4. По мере выпуска воды из крана 5 объем воды, вытесняемый поплавком, уменьн1ается, и часть его веса передается тросу 4. Усилие, сообщаемое нагрузочным поплавком серьге и тросу в каждый момент времени, равно уменьшению веса вытесненной поплавком воды и определяется величиной уменьшения уровня воды относнтельно тшчального уровня .по высоте поплавка.

Прилагаемая нагрузка Р прямо пропорциональнауменьшению

уровня воды в баке, относнтельно нагрузочного поплавка:

Р-Я„ -// где: Р-нагрззка (в /сг);

Н„ -начальный уровень воды (в см) по высоте поплавка при свободном его плавании; /-/-уровень воды (в см по

высоте поплавка. Степень погружения поплавка регистрируется на барабане 5лимниграфа, расположекпого па верхнем торпе поплавг-са; следовательпо, запись величины нагрузкн не зависит от вертикального юремещения поплавка.

Изме 1ительный поплавок 7 лимниграфа noMenteH в сквозную вертикальную трубу 8, барабан лимниграфа вращаетея синхронным электродвигателем через трехскоростной редуктор 9. Относительный уровень воды отмечается на барабане лимниграфа точками через одинаковые интервалы времени.

Одновременно с отметкой величины нагрузки, осуществляемой иг.той 10, иа барабане лимниграфа И1-ЛОЙ // отмечается опускание нагрузочного поплавка относительно бака.

Пе :еме1цение нагрз зочного поплавка относительно бака слагается из двух вбоТичин-деформации испытуемого образца и деформаций тяги троса и других элементов передачи нагрузки. Величина погрешности, вносимая в запись деформации образца механизмом передачи силы от нагрузочного поплавка к испытуемом} образцу, определяется тарировкой и }читывается при дешифровке записи на барабане.

Во многих слзчаях при испытаниях образцов грунта необходимо доводить нагрузку до определенной, наперед заданной величины и затем наблюдать поведение испытуемых образцов под этой нагрузкой. -Для этой цели елзжит водосливная трубка 12, которая передвигается по вертикальной шкале 13, неподвижно закрепленной на нагрузочном поплавке. На пгкале нанесены деления, показывающие

величину нагрузок для установки водосливной трубки.

При установке водосливной трубки на заданную нагрузку по шкале и открытом кране 5 вода из бака вытекает до уровня, фиксируемого водосливной трубкой. Заданная нагрузка соответствует разности между начальным }фовне: ; воды относительно нагрззочного поплавка и уровнем водосливной трубки. Опускание нагрззочного поплавка, вследствие деформаций образца грунта и натяжения в передаче, не влияет на величину Зттанов.тенной пагрззки, так как шкала и водосливная трубка опускаются вместе с поплавком. Когда сдвигаюп 1ая нагрзЗка достигает предельной величины сопротивления сдвигз то в реззмьтате деформации образца нагрузочный поплавок в процессе опзскания вытесняет воду и повышает уровень ее в баке. Повышение зфовня воды между баком и нагрузочным поплавком, а следовательно, уменьп.1ение едвигающей нагрззки, происходит до новой сниженной прочности образца грунта. Таким образом, сдвигающая нагрузка, создаваемая прибором, не может превышать сопротивление сдвигу грунта и после достижения пре.дельной величины сопротивления сдвигу образца грзнта всегда остается равной сопротивлению сдвигу, при дальнейшем испытании образца.

Зависимость между деформацией образца и падением сдвигаюшей нагрузки выражается следзюшим уравнением:

АГ:-- Л е

-Ж

FI

е; А/-з-меньшение сдвигающей нагрузки (в кг); -л е-деформация образца

(в см);

М-соотношение нлеч рычага, передающего нагрззку на образец; F}-площадь сечения плавающего груза (в см); Fs-площадь сечения бака (в СМ-).

Предмет изобретения

Прибор для испытания образцов грунта и других материалов на сжатие и .сдвиг, снабженный гидравлическим устройством для приложения нагрузки к испытуемому образцу, отличающийся тем, что, с целью осуществления в процессе испытания заданной плавной или ступенчатой нагрузки с регулируемой в широких пределах скоростью ее приложения при постоянном автоматическом поддержании в образце подвижного равновесия, определяемого равенством сопротивления сдвигу величине сдвигающей нагрузки и после перехода через предел прочности образца, с одновременной регистрацией на диаграмме величины нагрузки и деформации испытуемого образца,-нагружающее устройство выполнено в виде помещенного в заполняемый водой бак цилиндрического поплавка заданного водоизмещения, связанного тросом с обоймой для испытуемого образца и снабженного установленным на верхнем торне поплавка лимниграфом для регистрации на диаграммном барабане величины нагрузки по изменению уровня воды относительно поплавка при спуске ее через водосливную трубку и величины деформации испытуемого образца по перемещению поплавка относительно корпуса водяного бака.