Способ моделирования напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при физическом моделировании горного давления методом эквивалентных материалов, в частности при моделировании динамических форм проявлений горного давления.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа путем обеспечения моделирования внутренних локальных динамических напряжений.

гут быть использованы, например, нашедшие широкое применение при контроле напряженно-деформированного состояния различных материалов, в том числе горных пород, проволочные тензодатчики с различной базой измерения и различной формы. Кроме того, процесс моделирования горного давления с помошью предлагаемого способа может регистрироваться сейсмоакустической аппаратурой (не показана) с помощью датНа фиг.1 изображена модель цилинд- ю чиков-геофонов, контролирующих «стрелярической формы, реализующая данный способ; на фиг.2 - модель в виде параллелепипеда.

Способ заключается в том, что изготавливают из эквивалентного материала с учетом основных положений теории подобия мо- 5 ка), особенно при выполнении модели из дель 1, размещают внутри модели при ее оптически прозрачных материалов. Регистра- формировании в требуемом по условиям моделирования месте рабочее тело 2 для созния и микроудары, возникающие в материале модели в процессе моделирования динамических форм проявления горного давления. Может быть использована также светочувствительная аппаратура (теле-и киносъем

Дания нагрузки, выполненное из магнитоционные датчики 3 (тензодатчики) соединяют с вторичной контрольно-измерительной аппаратурой (не показана), например, с ав- стрикционного материала с положительной -п томатическим измерителем деформаций АИД константой магнитострикции, и датчики 3 и т. п.

для регистрации деформаций, воздействуютПри размещении модели 1 с находящина модель магнитным полем, от механизма 4 мися внтури последней рабочим телом 2 внешнего воздействия, вызывая при этом для создания нагрузки (стержнем из магни- относительное удлинение рабочего тела и тострикционного материала) в зоне активно- регистрируют напряжение, возникающее в 25 го воздействия магнитного поля, создаваемодели.

Магнитострикция - явление изменения размеров и формы тела при его намагничивании - количественно характеризуется относительным удлинением тела (для материалов с положительной константой магнитострикции). Величина относительного удлинения имеет наибольшие значения для тел, выполненных из редкоземельных элементов. У ферромагнетиков магнитострикция в сотни раз слабее, например в типичных ферромагнетиках - железе, никеле, -кобальте, а также в их сплавах относительные магни- тострикционные удлинения при намагничивании составляют величины порядка

мого механизмом воздействия 4 (электромагнитом, постоянным магнитом), рабочее тело получает удлинение в дискретной форме. При этом внутри модели дискретно увеличивается напряженное состояние, создавая ло- 0 кальную область повышения напряжений. Изменение первичного напряженно-деформированного состояния модели регистрируется указанной выше контрольно-измерительной аппаратурой, в том числе тензо- датиками 3. Подбором табулированных характеристик относительного удлинения рабочего тела можно выбрать магнитострик- ционный материал, удлинение которого вызвало бы, например, полное или частичное разрушения модели, квазиадекватное разрушению части массива горных пород при горных ударах.

35

Формула изобретения Способ моделирования напряженного со10 . В антиферромагнетиках и тем более в диапарамагнетиках они гораздо меньше, до Для редкоземельных материалов относительные удлинения при магнитострикции достигают порядка и более (явление гигантской магнитострикции), причем это проявляется даже вблизи абсолютного нуля

температур. Указанный эффект связан, в 45 стояния массива горных пород, включающий

изготовление модели из эквивалентного материала, размещение внутри ее при изготовлении рабочего тела для создания нагрузки и нагружение модели возрастающей нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью

Способ осуществляется следующим об- 50 расширения функциональных возможностей разом.способа, в качестве рабочего тела испольПри формировании модели из эквивалентного материала и после ее формирования в нее могут закладываться (и распочастности с тем, что атомные магнитные моменты в редкоземельных материалах в среднем на порядок больще, чем у ферромагнетиков и их сплавов.

лагаться на ее поверхности) датчики 3 регистрации изменения деформационных характеристик модели, в качестве которых мо55

зуют стержень из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции, а нагружение осуществляют путем воздействия на модель внешним магнитным полем и регистрируют напряжение, возникающее в модели.

гут быть использованы, например, нашедшие широкое применение при контроле напряженно-деформированного состояния различных материалов, в том числе горных пород, проволочные тензодатчики с различной базой измерения и различной формы. Кроме того, процесс моделирования горного давления с помошью предлагаемого способа может регистрироваться сейсмоакустической аппаратурой (не показана) с помощью дат чиков-геофонов, контролирующих «стреляка), особенно при выполнении модели из оптически прозрачных материалов. Регистра-

ния и микроудары, возникающие в материале модели в процессе моделирования динамических форм проявления горного давления. Может быть использована также светочувствительная аппаратура (теле-и киносъем

мого механизмом воздействия 4 (электромагнитом, постоянным магнитом), рабочее тело получает удлинение в дискретной форме. При этом внутри модели дискретно увеличивается напряженное состояние, создавая ло- 0 кальную область повышения напряжений. Изменение первичного напряженно-деформированного состояния модели регистрируется указанной выше контрольно-измерительной аппаратурой, в том числе тензо- датиками 3. Подбором табулированных характеристик относительного удлинения рабочего тела можно выбрать магнитострик- ционный материал, удлинение которого вызвало бы, например, полное или частичное разрушения модели, квазиадекватное разрушению части массива горных пород при горных ударах.

5

о

Формула изобретения Способ моделирования напряженного сояния массива горных пород, включающий

55

зуют стержень из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции, а нагружение осуществляют путем воздействия на модель внешним магнитным полем и регистрируют напряжение, возникающее в модели.

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет расширить функциональные возможности способа путем обеспечения моделирования внутренних локальных динамических напряжений. Способ включает изготовление модели (М) из эквивалентного материала. Внутри М при изготовлении ее размешают рабочее тело (РТ), в качестве которого используют стержень из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции. На- гружение осуществляют возрастаюшей нагрузкой путем воздействия на М внешнем магнитным полем, вызывая относительное удлинение РТ. Напряжение, возникаюш,ее при этом на М, регистрируется измерительной аппаратурой. Подбором табулированных характеристик относительного удлинения РТ выбирают магнитострикционный материал, удлинение которого вызвало бы полное или частичное разрушение М, квазиадекватное разрушению части массива горных пород при горных ударах. 2 ил. с: iS сл ю 00 00

Фиг. 2