Установка для испытания образцов грунта на трехосное сжатие Советский патент 1988 года по МПК G01N3/10 

1C

ел

СЛ

Од

I для измерения продольной и попереч- j ной деформаций образца 3 выполнены в I виде тензометров 32 и 33 соответственно, устройство для измерения осе- , вого усилия - в виде тензодатчиков 29, устройство для измерения давления - в виде тензоманометра ЗА. При включении установки происходит трехосное нагружение образца 3 с помощью I узла 6 кинематического осевого нагружения, узла 7 осевого статического нагружения и стабилизатора давления, создающего боковое нагружение. Измерение продольной и поперечной деформаций образца 3 осуществляется тензометрами 32 и 33 соответственно, контроль осевого усилия - тензодатчиками |29 и контроль бокового нагружения - тензоманометром 34, 2. з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний на прочность при трехосном сжатии. Цель изобретения - повышение точности испытаний. На силовой раме 1 установлены рабоч;)я камера 2 для образца 3, узел 6 осевого кинематического нагружения, узел 7 осевого статического нагружения, узел бокового нагружения, выполненный в виде стабилизатора давления, сообщенного с рабочей камерой 2. Устройства

10

1

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания на прочность сыпучих и малопрочных материалов при трехосном сжатии.

Цель изобретения - повышение точности испытания.

На фиг. изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема узла бокового нагружения; на фиг. 4 - раз- рез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - тенэо- метр для измерения продольной деформацин образца; на фиг. 6 - вид Б на

фиг, 5; на фиг, 7 - тензометр дня из- мерения поперечной деформации.

Установка содержит силовую раму 1, установленнзда в ней рабочую камеру 2 для образца 3, узлы осевого и .бокового нагруженяя, устройства для измерения продольной и поперечной деформаций образца 3, осевого усилия, давления в камере, порогового давления в образце 3, систему регистрации

результатов измерений, блбк 4 управления и опорную плиту 5, установлен- ную на раме 1 и предназначенную MJ:H размещения несколыдах рабочих камер 2.

Узел осевого нагружения комбинированный и состоит из узла 6 осевого кинематического нагружения, вьтолненно- го, например, в виде шагового электро двигателя с механическим редуктором и электронным блоком управления, для 35 сообщения поступательного перемещения рабочим камерам 2, и узла 7 осевого статического нагружения, состоящего из калиброванных грузов со штоком.

20

30

0

5

0

0

Узел бокового нагружения выполнен в виде стабилизатора давления, состоящего из последовательно соединенных воздушного компрессора 8 с электроприводом 9, ресивера 10, обратного клапана 11, дополнительного ресивера 12 с датчиками 13 давления, блока 14 очистки и нормализации температуры сжатого воздуха, содержащего вертикально установленные бяллоны 15, имеющие вход внизу, а выход вверху, и масляный фильтр 16, блока 17 стабилизации, состоящего из редукционных клапанов 18 и 19, и блока 20 редуцирования давления, сообщенного с рабочей камерой 2 и состоящего из параллельно соединенных пневморедукторов 21.

Рабочая камера 2 содержит днище 22 с пьедесталом 23 для образца 3 в эластичной оболочке 24 t нагрузочным щтампом 25 и уплотнительными кольцами 26. В днище 22 проходит дренажный ка- нал и выводы проводников от устройств 27 для измерения порогового давления в образце 3, соединенные с системой регистрации результатов.На днище 22 через уплотнение установлены стенки из оргстекла, на которые через уплотнение установлена крьпшса со щтуцером 28, соединяющим объем рабочей к.амеры 2 с узлом бокового нагружения. В центре крышки закреплена втулка, че- реэ которую проходит шток узла 7 осевого статического нагружения, имеющий теизочувствительный участок, на котором закреплено устройство для измерения осевого усилия, состоящее иэ тензодатчиков 29. В канале штока проходят проводники от тензодатчиков 29

14

к системе регистрации результатов через герметичный вьгаод 30 в корпусе штока. Через штамп 25 и стенку рабочей камеры 2 проходит дренажный ка- нал/Через герметичный вывод 31, расположенный в днище 22 рабочей камеры 2, проходят к системе регистрации результатов проводники от уст-. ройств для измерения продольной и поперечной деформаций образца 3, выполненные в виде установленных на образце 3 тензометров 32 и 33 соответственно. В днище 22 расположено устройство для измерения давления в камере 2, представляющее собой тензометр ЗА.

Тензометр 32 для измерения продольной деформации образца 3 содержит тензочувствительную скобу 35, сое- тоящую из двух трубчатых рамок 36, одни концы которых связаны тензопла- стиной 37, а другие через шарнир соединены с игольчатыми опорами 38, имеющими фланец 39 и съемный фиксатрр 40, Игольчатая опора 38 предназначена для внедрения в образец 3 через эластичную оболочку 24. Фланец 39 соединен с игольчатой опорой 38 пайкой, а с оболочкой 24 - клеевым сое- динением.

Тензометр 33 для измерения попе- речной деформации образца 3 содержит гибкую неметаллическую ленту 41, тензочувствительную скобу 42, состоящую «из двух полуколец 43, одни концы которых связаны тензопластиной 44, а другие - натяжной пружиной 45, и с помощью шарниров 46 скрепленыо с концами ленты 41, которая предназначена для охватывания образца 3.

Блок 4 управления имеет регулятор 47 верхнего предела давления и регулятор 48 нижнего предела давления и электрически соединен с датчиками 13 давления дополнительного ресивера 12 и с электроприводом 9 воздушного компрессора 8.

Система регистрации результатов содержит информационно-измерительный комплекс и универсальную электронно- вычислитель гую машину.

Установка работает следуют - образом.

Образец 3 в эластичной оболочке 24 устанавливается на пьедестал 23, .в оболочку 24 вводится нагрузочный штамп 25 и надеваются уплотнительные

с 0 5

0 5 0

с 0

З

0

5

16

кольца 26. С помощью специального шаблона на образце 3 намечаются места крепления опор 38 тензометров 32 для измерения продольной деформации образца 3, имеющих установочную базу, равную половине высоты образца 3. В намеченных местах оболочки 24 и на фланцы 39 наносится слой клея и игольчатая опора 38 внедряется в образец 3. На опоры 38 устанавливаются тензометры 32 и фиксируются резиновыми фиксаторами 40f На нескольких уровнях в пределах установочной базы тензометров 32 для измерения продольной деформации образца 3 монтируются тензометры 33 для измерения поперечной деформации 33, при этом пружина 45 обеспечивает натяжение и плотное прилегание гибкой неметаллической ленты 41 к эластичной оболочке 24, необходимые для удержания тензометра 33 на образце 3. Проводники от тензометров 32 и 33 через герметичный вывод 31 выводятся к системе регистрации результатов измерений.

Устанавливается стенка из оргстекла, через штамп 25 и стенку рабочей камеры 2 выводится дренажный канал и

закрепляется рабочей камеры 2, ь

Шток узла 7 осевого нагружения вводится в соприкосновение со штампом 25,

Устанавливается необходимый режим работы компрессора 8, Для этого регулятором 47 задается верхний предел давления в дополнительном ресивере 12, а регулятором 48 - нижний предел давления PJ,. Подается напряжение на блок 4 управления. При достижении в дополнительном ресивере J2 верхнего предела давления сигнал от датчика 13 поступает на блок 4 управле- ния. При этом отключается электропривод 9, а полость ресивера 12, благодаря обратному клапану 11, отсекается от полости ресивера 10, где давление падает вс-педствие утечек через кольца компрессора 8, При снижении давления в ресивере 12 до нижнего предела в блоке 4 управления вырабатывается сигнал на включение электропривода 9. Сжатьй воздух, проходя через вертикально установленные баллоны 15 блока 14 очистки и нормализации температуры, очищается от пыли, паров воды и масла за счет того, что вход в баллоны 15 расположен внизу, а выход - вверху, и постепенно при514255166

обретает окружающую температуру. Окон- Изменение поперечных размеров обчательная очистка сжатого воздуха осуществляется масляным фильтром 16, Клапаны 18 и 19 блока 17 стабилизации настраиваются таким образом, чтобы при давлении в ресивере 12 на нижнем пределе давление на выходе :клапана 18 составляло (0,85-0,9)Р„и,

разца 3 при деформировании вызывает изгиб тензочувствительной скобы 42 тензометра 33. При этом деформация концентрируется в тензопластине 44 вследствие ее малой жесткости по сравнению с жесткостью полуколец 43, Давление в рабочей камере 2 изме;а на выходе клапана 19 - (0,8-0,853 ; ю ряется тензоманометром 34, соединен- ААии Редукторы 21 блока 20 редуциро- ным с системой регистрации результатов. Устройства 27 для измерения по- рового давления в образце 3 также работают по принципу тензоманометра.

Испытание по недренированной схеме проводится следующим образом.

После заданного всестороннего сжатия образца 3 включается электропривод узла 6 осевого кинематического

«ЛИИ

вания давле1шя настраивают на требуемое в каждой рабочей камере 2 дав- |ление. Если это давление не превыша- |ет 0,75 , то его колебание состав- 15 |ляет.не более 1% от разнииы между Mokc мич РИ изменении давления в |ресиверо 12 между верхним и нижним ;npeAejja;-n-. Исходя из этих соображе™

:ний, В1 бирают и РЛ,О.КС нижний пре- 20 нагружения. Деформирование образца 3

;дел давления принимается на треть |выше наибольшего давления в рабочих |камерах 2, а верхний предел на 1- |2 атм больше .

: Осевое нагружение образца 3 осу- |ществляется следующим образом. : Если испытываются образцы 3 при- |родного грунта, то вначале проводит- |ся реконсолидация, т,е, вьщержка при ;напряжениях, равных природным. Для |этого в рабоч.ей камере 2 с помощью |редуктора 2 создается давление, рав- |ное горизонтальным напряжениям в мас- сиве грунта. Вертикальное природное

напряжение обычно больше горизонталь- g -, а отвод воды - через дренажный ка- ного, поэто1 4у на шток узла 7 осево- наЛ; проходящий через нагрузочный

25 и стенку рабочей камеры 2, Предпагаемая установка позволяет

го статического нагружения устанавливаются калиброванные грузы. Выбирается требуемая скорость нагружения и

проводить систематические исследова45

включается электропривод узла 6 осе- 40 ния структурной прочности грунтов при- вого кинематического нагружения, который с постоянной скоростью перемещает опорную плиту 5, Рабочая камера 2 с образцом 3 перемепщется вместе с . опорной плитой 5, иагрузочньш штамп 25 упирается в шток, создавая усилие на образце 3, которое фиксируог-ся тен- зодатчиком 29.

Продольная деформация обраяда 3- приводит к взаимному смещении опор 38 тензометров 32,. которое вызывает изгиб тензопластины 37, жесткость которой значительно меньше жесткости скобы 35, меняя тем самым сопротивление тензочувствительных датчиков. Датчики преобразуют деформацию в электрические сигналы, которые передаются на систему регистрации результатов измерений.

родного сложения.

Формула из.обретения

,

1, Установка для испытания образцов грунта на трехосное сжатие, содержащая силовую раму, установленную в ней рабочую камеру для образца, узлы осевого и бокового нагружения, уст50 ройства для измерения продольной и поперечной деформаций образца, осевого усилия, дакпения в камере и перового давления в образце и систему регистрации результатов измерений,

55 отличающая ся тем, что, с целью повышения точности испытаний, узел бокового нагружения выполнен в : виде стабилизатора давления, состоящего из последовательно соединенных

разца 3 при деформировании вызывает изгиб тензочувствительной скобы 42 тензометра 33. При этом деформация концентрируется в тензопластине 44 вследствие ее малой жесткости по сравнению с жесткостью полуколец 43, Давление в рабочей камере 2 измеряется тензоманометром 34, соединен- ным с системой регистрации результатов. Устройства 27 для измерения по- рового давления в образце 3 также работают по принципу тензоманометра.

при постоянном давлении в камере 2 ведет к изменению объема образца 3, Наблюдая с помощью системы регистрации результатов за значениями объем25 ной деформации образца 3, изменяют давление в камере 2 таким образом, чтобы объемная деформация была близка к нулевой. Испытание проводится при открытом поровом пространстве и

30 могут осуществляться, как при природной влажности, так и в водо- иасыщенном состоянии. Водонасыщение проводится через дренажный канал, проходящий в днище 22- рабочей камеры

проводить систематические исследова45

40 ния структурной прочности грунтов при

родного сложения.

Формула из.обретения

,

1, Установка для испытания образцов грунта на трехосное сжатие, содержащая силовую раму, установленную в ней рабочую камеру для образца, узлы осевого и бокового нагружения, уст50 ройства для измерения продольной и поперечной деформаций образца, осевого усилия, дакпения в камере и перового давления в образце и систему регистрации результатов измерений,

55 отличающая ся тем, что, с целью повышения точности испытаний, узел бокового нагружения выполнен в : виде стабилизатора давления, состоящего из последовательно соединенных

714255

воздушного компрессора с электроприводом, ресивера, обратного клапана, дополнительного ресивера с датчиками давления,, блока очистки и нормализа- g ции температуры подаваемого в рабочую камеру сжатого воздуха, блока стабилизации и блока редуцирования, сообщенного с рабочей камерой, устройства для измерения продольной и пoпepfeчнoй ю деформаций выполнены в виде тензометров, устройства для измерения осевого усилия - в виде тензодатчиков и устройство для измерения давления - в виде тензоманометра, а установка 15 снабжена блоком управления, вход которого электрически соединен с датчиками давления дополнительного ресивера, а выход - с электроприводом ком- прессора, и герметичным выводом к сис-го

R

8

теме регистрации результатов измерений,

2,Установка по п. 1, отличающая с я тем, что тензометры для измерения продольной деформации предназначены для установки на образце на , равной половине его высоты, тензометры для измерения поперечной дег- формации предназначены для установки на нескольких уровнях в пределах этой базы, а тензодатчики закреплены на узле осевого нагружейия внутри рабочей камеры.

на раме и предназначенной для размещения на ней нескольких рабочих камер.

Фи&2

Фи.З

Фиг.

41

8ui В

Клей /Лайка

Фиг.7