Способ измерения скорости распространения трещины в твердых материалах Советский патент 1987 года по МПК G01N3/00 E21C39/00 

1 13

Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов; в частности к методам измерения скорости распространения трещин в твердых телах, и может найти применение в горной промышленности и строительстве.

Цель изобретения - упрощение определения скорости развития трещины и повышение точности измерений.

На фиг, 1 показана схема изменения скорости развития трещиныj на фиг,2 - продольные сечения различньтх образцов материала, нагруженных клином: а - образец с одинаковой по всей высоте толщиной-, б - образец со сквоз- ныьда отверстиями, оси которых находятся в плоскости движения трещины в - образец с утолщениями, когда d, d; г - образец с прорезями сбоку, когда d,d; на фиг. 3 - осциллограммы сопротивления материала образцов, изображенных на фиг. 2.

Измерительная схема содержит образец 1 с переменнььм поперечным сечением и прорезью 2, нагрулсающий клин 3, активные тензодатчики 4, наклеенные на боковые поверхности клина 3, пассивные тензодатчики 5, источник 6 питания, тензоусилитель 7, осциллограф 8 и импульсный избирательный усилитель 9 горизонтальной развертки

Способ осуществляется следующим образом.

Нагружают образец 1 статической или ударной нагрузкой с.помощью клина 3. Толщина d образца 1 неоднократно резко изменяется в плоскости действия нагрузки, т.е. в местах пересечения ПЛОСКОСТР$ движения трещины с поперечными сечениями образца. По мере разрушения образца .трещина проходит последовательно через различные участки его продольного сечения. При этом активные тензодатчики

4реагируют на изменения сопротивления материала образца. Активные тензодатчики 4 и пассивные тензодатчики

5включены в схему измерительного тензометрического моста. Напряжение с измерительного моста подается на тензоусилитель 7 и далее на осциллограф 8. Б момент достижения трещиной первого участка неоднородности сечения возникает импульс, регистрируемый тензодатчиком 4, От этого импульса через усилитель 9 прой сходит запуск горизонтальной развертки ос73,092

циллографа 8. В момент достижения трещиной следующего участка неодно-- родности возникает новый импульс. По времени следования импульсов t

g определяют скорость распространения трещины Vp на контрольном участке образца длиной t.

Пример. В лаборатории разрушения горных пород проведены опыты

по определению скорости распространения трещины в твердых материалах. В качестве материала применялись органическое стекло, алевролит, мел- козернистьй песчаник. В образце ши5 риной 100 мм, высотой 100 мм и толщиной 20 мм алмазным диском пропиливали прорезь шириной 1,5-2 мм, глубиной 5-6 мм. В прорезь вставляли стальной клин .с углом построения:

0 20 -40°.

Нагружение производилось на испытательной машине повьш1енной жесткости УМ-10ТМ. Сначала испытывали плос кий образец с одинаковым по всей высоте поперечным сечением (фиг.2а). При этом осциллограмма имела вид, как на фиг. За. Затем брали плоский образец с тремя сквозными отверстия30 ми диаметром 4 мм, расположенными от прорези на расстояний 5 мм и на расстоянии 15 мм друг от друга. Полученная осциллограмма имела вид, как показано на фиг. 36. В тот момент,

35 когда трещина достигает отверстия, сопротивление материала резко падает. На осциллограмме это отражается в виде падающего скачка напряжения. Испытывали также образцы с утолщени-40 ими на боковых поверхностях. При этом испытании осциллограмма имела вид, как показано на фиг. Зв.

Формула изобретения

45

Способ измерения скорости распространения трещины в твердых материя- лах, включающий регистрацию моментов отсчета движения трещины через опре50 деленные участки образца твердого материала в процессе приложения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерений, используют об55 разец с толщиной, неоднократно резко изменяющейся в плоскости действия нагрузки, а в качестве моментов регистрации движения трещины принимают

313173094

моменты изменения сопротивления ма- щиной участков образца с различной териала образца при прохождении тре- толщиной.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов. Цель изобретения - упрощение и повышение точности измерений. Для этого используют образец с толщиной, неоднократно резко изменяющейся в плоскости действия нагрузки. По мере разрушения образца трещина проходит последовательно через различные участки его продольного сечения. В качестве моментов регистрации движения трещины принимают моменты изменения сопротивления материала образца при прохождении трещиной участков образца с различной толщиной. 3 ил. со со

tpual

8

ss

.

а

ч:

e

fO Vi

:з u

Редактор В. Ковтун

Составитель И. Фомичева

Техред Л.Олийнык Корректор Е. Рошко

Заказ 2414/37Тираж 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