Устройство для испытания образцов материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/10 E21C39/00 

12

энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения. На опорной раме 1 размещены гидроцилиндры (ГЦ) 2 с поршнями 3 и приспособлениями для сброса нагрузки. Они вьтолнены в виде втулки (В) 11, размещенной в полости ГЦ 2, и тяти 12 для изменения положения В 11 в полости ГЦ 2. С поршнями 3 соединены захваты 4 для образца 5. Под- поршневая и надпоршнёвая полости 7 и 8 через вентили 9 и 10 соединены с гидросистемой 6. Поршень 3 размещен во В 11, имеющей в боковой стенке

1

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания на прочность образцов материалов, в частности горных пород, при одноосном или многоосном нагру- жении и для изучения энергообмена между нагружающей системой и образцом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем исследования энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения.

На чертеже показана схема уста- новки для испытания образцов материалов.

Установка содержит опорную раму 1 размещенные на ней гидроцилиндры 2 с поршнями 3 и приспособлениями для сброса нагрузки, захваты А для образца 5, соединенные с поршнями 3, и гидросистему 6, соединенную с под- поршневыми 7 и надпоршневыми 8 полостями гидро1 шиндров 2 через вентили 9 и 10. Каждое из приспособлений для сброса нагрузки выполнено в виде втулки 11, размещенной в полости гидроцилиндра 2.,и тяги 12 для изменения положения втулки в полости гидроцилиндра 2, при этом поршень 3 размещен во втулке 11, а втулка имеет в боковой стенке канал 13 для сообщения подпоршненой 7 и надпорш- -невой 8 полостей, длина канала 13 в

1

канал 13 для сообщения полости 7 и полости 8. Длина канала 13 в направлении оси В 11 меньше рабочего хода поршня 3, но больше ширины его зоны уплотнения. При подаче давления в полость 7 поршень 3 смещается влево относительно В 11,что вызывает деформацию образца 5. Жидкость по каналу 13 устремляется в полость 8, выравнивая давление в полостях 7 и 8. Поршень 3 останавливается, и деформирование идет за счет упругой энергии образца 5. Изменяя нагрузки, проводят серию опытов на различных участках. 1 ил.

направлении оси втулки 11 меньше рабочего хода поршня 3, но больше шиг рины зоны уплотнения поршня 3. Начальные объемы полостей 7,8 гидроцилиндров 2 регулирук)тся расположением гидроцилиндров 2 относительно опорной рамы 1 и соединенными втулками 14. Количество гидроцилиндров 2 и их расположение на раме 1 определяется видом напряженного состояния, создаваемого на образце 5.

Установка работает следуюпщм образом.

На контрольном образце 5 проводятся предварительные испытания по определению деформационных и прочностных свойств испытуемого материала при том виде напряженного состояния, при котором предполагается исследование энергообмена.Для этой цели гидроцилиндры 2 на раме 1 размещают по схеме, обеспечивающей требуемое напряженное состояние, а тяги 12 отсоединяются от втулок 11.. Вентили 9,10 устанавливают в положения, обеспечивающие подачу давления либо в полости 7 для создания сжимающих нагрузок, либо в полости 8 для создания растягивающих нагрузок. Для изображенной схемы горизонтальная ось является сжимающей, вертикальная - растягивающей. При подаче давлений в гидросистему 6 происходят соответствующие схеме перемещения поршней 3 совместно с втулками 11 вплоть до разрушения образца 5 с полной энергопередачей от нагружающей системы к образцу 5. Объе передаваемой энергии задается началным положением поршней 3 в гидроцилиндрах 2 путем изменения положения гидроцилиндров 2 относительно рамы 1. В результате предварительного опыта определяются нагрузки и деформации по осям образца 5, а также характер разрушения материала при полной энергопередаче.

При проведении серии подобных опытов при различных начальных положениях поршней 3 устанавливают взаимосвязь характера разрушения от величины энергии системы при полной энергопередаче.

После выполнения предварительных опытов и исследований при полной знергопередаче приступают к основному режиму испытаний на данной установке. Для этого соединяют тяги 12 с втулками 11 и размещают втулки 11 в гидроци|линдрах 2 так, чтобы в момент достижения образцом 5 предела прочности уплотнение поршня 3 миновало один из выходов канала 13. Поршень 3 устанавливают в положение, при котором канал полностью располагается в одной из полостей 7 или 8 гидроцилиндра 2. Затем включают гидросистему 6 и подают давление в полости гидроцилиндров 2 в соответствии со схемой .нагружения образца 5 При подаче давления в полость 7 гидроцилиндра 2 (показан в разрезе) его поршень. 3 смещается влево по чертежу относительно втулки 11. Полость 8 на этом этапе свободна от жидкости. поршня сопровождается деформацией образца 5. При достижении образцом 5 деформации, соответствующей пределу прочности, уплотнение поршня 3 проходит правый по чертежу вход в канал 13 и жидкость из полости 7 устремляется в полость 8 по каналу 13. Давления в полостях 7,8 выравниваются, перемещение поршня 3 прекращается, энергия к образцу 5 со стороны поршня 3 не поступает .и дальнейшее деформирование образца 5 идет только за счет упругой энергии материала самого образца 5. Аналогично, по другим

ВНИИПИ Заказ 375/44

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

0

5

осям деформирование осуществляется только упругой энергией материала образца 5. Величина разлета осколков, их дробление идет в этом случае без участия перемещающихся деталей установки, т.е. без подвода энергии от нагружающей системы. Фиксируют результаты испытаний и проводят новые опыты, в которых сброс нагрузки производится на различных участках запредельной ветви деформирования, с различным запасом энергии начального разгона деталей установки перёд последующим их тс рможением. В результате получают полное представление об участии энергии нагружающей системы совместно с энергией материала образца и отдельно материала образца в энергетическом балансе и характере разрушения при данном виде . напряженного состояния. Затем изменяют вид напряженного состояния путем переключения вентилей 9,10 изменением количества пар гидроцилиндров 2, и серию опытрв повторяют.

Формула изобретения.

Установка для испытания образцов материалов, содержащая опорную раму, размещенные на ней гидроцилиндры с поршнями и захваты для образца, соединенные с поршнями гидроцилиндров, отличающаяся

5 тем, что, с целью расшир ения функциональных возможностей путем исследования энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах

0 нагружения, она снабжена приспособ- лениями для сброса нагрузки по числу гидроцилиндров, каждое из которых выполнено в виде втулки, имеющей канал в боковой стенке и размещенной

5 в полости гидроцилиндра, и тяги, соединенной с втулкой и служащей для изменения положения втулки в полости гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра размещен во втул0 ке, а канал втулки предназначен для сообщения надпоршневой и подпортив- вой полостей гидроцилиндра и имеет длину больше ширины зоны уплотнения поршня, но меньше величины

5 рабочего хода поршня.

0

Тираж 777

Подписное

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания на прочность лобразцов материалов, в частности горных пород, при одноосном или многоосном-нагругке- нии. Цель - расширение функциональных возможностей путем исследования S СО ю со со