Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/10 E21C39/00 

вания 1 установки установлена с возможностью перемещения траверса (Т) 3. Между основанием 1 и ТЗ установлен накопитель энергии в виде гидроцилиндра (ГЦ) 4 двустороннего действия с поршнем 5, соединенным посредством штока с ТЗ. По числу образцов на ТЗ установлены дополнительные ГЦ 6-8 двустороннего действия. Своими штоками они связаны с захватами для образцов. Поршни всех ГЦ 4,6-8 имеют ограничители хода в виде рамок 9, установленных на торцах корпусов ГЦ 4,6-8, и

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам, предназначенным для исследования влияния энергообмена группы образцов материалов, преимущественно горных пород, на их прочностные свойства.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения исследования влияния энергообмена группы образцов на их прочностные свойства в допредельной и запредельной стадиях деформирования , а также исследования энергообмена в динамическом режиме на- гружения.

На чертеже изображена схема установки для прочностных испытаний группы образцов материалов.

Установка содержит основание 1 со стойками 2, траверсу 3, установленную на стойках 2 с возможностью перемещения, накопитель энергии в виде гидроцилиндра 4 двустороннего действия с поршнем 5, дополнительные гидроцилиндры 6-8 двустороннего действия, установленные на траверсе 3, ограничители хода поршней гидроцилиндров 4,6,7 и В, каждый из которых выполнен в виде рамки 9, закрепленной на торце корпуса соответствующего гидроцилинд- ра, и стопорной гайки 10, установленной на штоке соответствующего гидроцилиндра и взаимодействующей с рамкой 9, и насосную стаН1щю 11 с напорной 12 и сливной 13 магистралями. Полости гидроцилиндров 4,6,7 и 8 сообщены посредством вентилей 14 - 17 с напорной

стопорных гаек 10, установленных на штоках ГЦ 4, 6-8. Полости ГЦ 4,6-8 сообщены посредством вентилей с -напорной 12 и сливной 13 магистралями насосной станции. Между основанием 1 и ТЗ установлен дополнительный накопитель энергии в виде пружины 27. Путем подачи жидкости в соответствующие полости ГЦ 6-8 каждьй образец нагружают индивидуальной нагрузкой (растяжением, изгибом, сжатием). С помощью ГЦ 4 производят совместное нагру- жение образцов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

5

;

5

5

магистралью 12 и посредством вентилей 18 - 21 со сливной магистралью 13 (для дополнительных гидрощшиндров 7 и 8, вентили не показаны). Поршни дополнительных гидроцилиндров 6-8 соединены посредством штоков с захватами 22 соответствующих образцов 23 - 25. Конструкция захватов 22 определяется схемой нагружения данного, образца. Образец 23 нагружается растягивающей нагрузкой, образец 24 - изгибом, образец 25 - сжатием. Гайки 26, связанные с захватами 22, служат для изменения положения захватов 22 при изменении положения поршней соответствующих гидроцилиндров 6 - 8 с целью изменения их энергоемкости. Установка содержит также дополнительный бъемный накопитель энергии, йы- полненный в виде пружины 27, установленной между основанием 1 и траверсой 3.

Установка работает следующим образом.

В зависимости от вида нагружения в подпоршневые полости гидрощшиндров 6-8 подают давление в верхнюю или нижнюю (по чертежу) полости при закрытых вентилях 18-21. Так, образец 23 предполагается нагружать растяжением, поэтому при закрытом вентиле 15 через вентиль 14 в гидроцилиндр 6 подают жидкость от станции 11 и производят растяжение образца 23 до заданного усилия. Затем закрывают вентиль 14 и таким же образом нагружают изгибом образец 24, сжатием образец 25, подавая давление в нижние по чертежу полости соответствую цих гидроцилиндров 7 и 8. При создании давления под поршнями этих гидроцилиндров запасается энергия в полости. в которую подается жидкость, и объем этой энергии зависит от начального положения поршней гидрсцилиндров 6 - 8, которое регулируется начальным

При создании разности нагрузок на

положением захватов 22 с помощью гаек.го образцах 23-25 каждый из образцов на26. Одновременно происходит сжатие жидкости, заполняющей вторую полость каждого гидроцилиндра 6 - 8 за счет смещения поршней при деформации образцов 23-25 и жидкости, заполняющей 15 одну из полостей гидроцилиндра 4. После достижения заданных условий на образцах 23-25, определяемых требу-е- мой по задаче разностью нагрузок на них, вентили 14 и 15 закрывают, и да- 0 льнейшее нагружение образцов 23-25 производят совместно с помощью гидроцилиндра 4 накопителя энергии, подавая жидкость через вентиль 16 или 17. При достижении заданных усилий на 25 образцах 23-25 дальнейшую работу ведут в зависимости от задач испытаний. Так, при испытании в режиме снятия нагрузки с одного из образцов устанавливают гайку 10 в положение, обес-30 печивающее заданное изменение нагруз- -ки на данном образце, и открывают соответствующий вентиль, сообщающий полость гидроцилиндра со сливной ыаИружают отдельно путем подачи жидкости в соответствующие полости гидроцилиндров 6-8 аналогично описанному. При совместном дальнейшем нагружении всех образцов с помощью гидроцилиндра 4 закрывают вентили 20 и 21, а жидкость подают через вентиль 16 или 17 в зависимости от знака изменения нагрузки на образце. Так, при создании сжимающей нагрузки на системе образцов 23-25, когда траверса 3 перемещается вверх, жидкость подают через вентиль 17. В момент достижения заданных усилий ограничитель хода поршня 5 устанавливают в положение, обеспечивающее требуемую порцию энергии, и открывают вентиль 20. Происходит снижение давления в верхней полости гидроцилиндра 4, энергия жидкости нижней полости передается на траверсу 3 и пригружает группу образцов 23-25. При создании растягивающей нагрузки давление создают через вентиль 16, а

„ „ .сброс производят через вентиль 21.

гистралью 13. Например, при необходи-35 после пригружения доводят давление в

полости сброса до первоначального, освобождают стопорную гайку 10, продолжают нагружение до следующего уровня нагрузок и пригружение повторяют. Таким образом доводят группу образцов 23-25 до разрушения и определяют слабейшее звено в группе, характер ее разрушения. Опыты при повторениях проводят при иных соотношениях нагрузок в видах напряженного состояния

мости снизить растягивандцутз нагрузку на образце 23 открывают вентиль 18, при этом происходит падение растягивающей нагрузки и соответствующее падение нагрузки на образцах 24 и 25. 40 При открытии вентиля 19 происходит прирост растягивающей нагрузки на образце 23 за счет снижения давления в нижней полости гидроцшшндра 6 и прирост сжимающей нагрузки на образцах 45 24- И 25. Регис.трируют изменения на испытуемых образцах 23-25, при закрытых вентилях 18 и 21 восстанавливают

в соответствии с реальными вариантами оаботы элементов в призабойной зоне.

Для проведения пригрузки со сторосиловую позицию, существующую до пригрузки, и повышают нагрузку до следу-50 ны нагружающей системы в динамическом ющего уровня с последующим повторени- режиме нагружения устанавливают пружи- ем сброса усилия на одном из образцов. Действуя таким образом, подходят к пределу прочности одного из образцов и наблюдают за характером разру- 55 пружину 27 сжимающей или растягиваю- шения группы образцов. После этого щей нагрузками. Затем нагружают каждый

ну 27. До начала индивидуального нагружения образцов путем подачи жидкости через вентили 16 и 17 деформируют

опыты повторяют, но с иной начальной разностью нагрузок на образцах, при иных видах нагрузки на образцах, соотвётствующим образом подбирая йЪве- стные конструкции захватов 22.

Для проведения пригрузки со стороны накопителя энергии при сравнительно медленных скоростях нагружения близких к стандартным прессовым скоростям, пружину 27 не используют и поступают следующим образом.

При создании разности нагрузок на

образцах 23-25 каждый из образцов наИружают отдельно путем подачи жидкости в соответствующие полости гидроцилиндров 6-8 аналогично описанному. При совместном дальнейшем нагружении всех образцов с помощью гидроцилиндра 4 закрывают вентили 20 и 21, а жидкость подают через вентиль 16 или 17 в зависимости от знака изменения нагрузки на образце. Так, при создании сжимающей нагрузки на системе образцов 23-25, когда траверса 3 перемещается вверх, жидкость подают через вентиль 17. В момент достижения заданных усилий ограничитель хода поршня 5 устанавливают в положение, обеспечивающее требуемую порцию энергии, и открывают вентиль 20. Происходит снижение давления в верхней полости гидроцилиндра 4, энергия жидкости нижней полости передается на траверсу 3 и пригружает группу образцов 23-25. При создании растягивающей нагрузки давление создают через вентиль 16, а

в соответствии с реальными вариантами оаботы элементов в призабойной зоне.

Для проведения пригрузки со стороны нагружающей системы в динамическом режиме нагружения устанавливают пружи- пружину 27 сжимающей или растягиваю- щей нагрузками. Затем нагружают каждый

ны нагружающей системы в динамическом режиме нагружения устанавливают пружи- пружину 27 сжимающей или растягиваю- щей нагрузками. Затем нагружают каждый

ну 27. До начала индивидуального нагружения образцов путем подачи жидкости через вентили 16 и 17 деформируют

из образцов 23-25 поочередно как и в предьщущих режимах до заданного уровня нагрузок. Открьтают вентиль 20,

если пружина 27 до опыта была сжата, или вентиль 21, если пружина была растянута, и при падении давления в соответствующей полости происходит на- гружение группы образцов 23-25 со ско ростью, определяемой или скоростью течения жидкости, или скоростью выпрямления пружины 27 в зависимости от того, какая из этих скоростей меньше

Таким образом, нагружение группы образцов 23-25 идет со скоростью, равнбй скорости пригрузки в предыдущем режиме, но отличие этого режима состоит в том, что пружина 27 имеет больший запас энергии, чем жидкость, и способна выполнить весь процесс на- гружения с высокой скоростью, значительно большей, чем скорость нагруже- ния в предьщущем режиме.В этом режиме осуществляется однократное нагружение группы образцов 23-25 до разрзпиения, при этом каждый образец в группе предварительно нагружен индивидуальной нагрузкой.

Изменяя соотношение начальных нагрузок на образцах, изучают характер разрушения группы образцов при однократном нагружении. Объем передаваемой энергии определяется степенью предварительного сжатия пружины 27, ее характеристикой жесткости, положением ограничителя хода поршня 5, а также индивидуальными объемами запасенной энергии на дополнительных гидроцилиндрах 6 - 8.

Формула изобретения

1. Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов, 40

Редактор Е.Копча Заказ 770А/41

Составитель В.Тальвойш

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

содержащая основание со стойками, траверсу, установленную на стойках с возможностью перемещения, захваты для образцов, накопитель энергии в виде гидроцилиндра с поршнем, установленного между основанием и траверсой, и насосную станцию с напорной и сливной магистралями, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения исследования влияния энергообмена группы образцов на их прочностные свойства в допредельной и запредельной стадиях деформирования, она снабжена дополнительными гидроцилиндрами двустороннего действия по числу образцов, установленными на траверсе и связанными своими штоками с захватами, и ограничителями хода поршней всех гидроцилиндров, поршень гидроцилиндра накопителя энергии установлен с возможностью обеспечения двустороннего действия и соединен посредством штока с траверсой, при этом ограничители хода порш- ней гидроцилиндров вьтолнены в виде рамок, установленных на торцах корпусов гидроцилиндров, и стопорных гаек, установленных на штоках этих гидроцилиндров, а полости гидроцилиндров сообщены посредством вентилей с напорной и сливной магистралями.

2. Установка по п.1, отличающая ся тем, что, с целью исследования энергообмена в динамическом режиме нагружения, она снабжена дополнительным накопителем энергии в виде пружины, установленной между основанием и траверсой.

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет расширить технологические возможности путем обеспечения исследования влияния энергообмена группы образцов на их прочностные свойства в допредельной и запредельной стадиях деформирования, исследовать энергообмен в динамическом режиме нагружения. На стойках 2 осно12 (Л