Установка для испытания материалов на динамическое сжатие Советский патент 1988 года по МПК G01N3/307 E21C39/00 G01N3/08 

сл

:о

х

143

труба 12. На стойках 13 установлен с возможностью пере1.1ещения падающий груз (ПГ) 6. В напрашгяющей трубе 12 установлены подвижный захват 4, уп- элемент (УЭ) 5 с нелинейной характеристикой жесткости и дополнительные промежуточные захваты 9, 10, 11 о Количество захватов соответствует числу слоев нагружения. Захваты каждого слоя связаны с захватами соседних слоев поворотными упорами (ПУ) 7. Последние установлены с возможностью поочередного взаимодействия с ПГ 6. Для деформирования УЭ 5 имеется средство 8, выполненное в виде гид- роцилиндра. При подаче давления в гидроцилиндр 8 он деформирует УЭ 5.

1

Усилие от УЭ 5 воспринимается ПУ 7 и на образец 3 не передается. При падении ПГ 6 поворачивает ПУ 7, закрепленные на захвате 9, которые выходят из взаимодействия с захва том 4. Образец 3 нагружается на участке между захватами 4 и 9 и разрушается. При дальнейшем падении ПГ 6 приводит к повороту ПУ 7, закрепленных на захвате 10, затем на захватах 11 и 12. По мере послойного разрушения образца 3 происходит восстановление формы деформированного УЭ 5 по криволинейной х-ке, интенсивность нагружения меняется о В качестве УЭ 5 с нелинейной х-кой могут использоваться, например, конические пружинЫо 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов горных пород. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем послойного разрушения образца с на- гружением каждого слоя нагрузкой разной интенсивности. На основании 1 установлены неподвижный захват 2 для образца 3, стойки 13 и направлякицая

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания материалов на прочность при скоростном нагружении, и предназначено для испьгсания образцов горных пород.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем послойного разрушения образца с нагру- жением каждого слоя нагрузкой различной интенсивности.

На чертеже представлена схема установки для испытания материалов на динамическое сжатие.

Установка содержит основание 1, неподвижный захват 2 для образца 3 испытуемого материала закрепленный на основании 1, подвижный захват 4, упругий элемент 5 с нелинейной ха- рактеристикой жесткости, соединенный с подвижный захватом 4, падающий гру 6, поворотные упоры 7, установленные с возможностью поочередного взаимодействия с падающим грузом 6, сред- ство 8 для деформирования упругого элемента 5 и дополнительные промежуточные захваты 9, 10 и 11, количество которых соответствует числу слоев нагружения, размещенные между подвижным 4 и неподвижным 2 захватами. Захваты 2, 9, 10 и 11 связаны с захватами соседних слоев ра зрушени

поворотными упорами 7, установленными с возможностью поочередного взаимодействия с падающим грузом, при котором связь с соседним захватом прекращается.

Средство 8 для деформирования упругого элемента 5 вьшолнено, например, в виде гидроцилиндра, подключенного к насосной станции (не показана) . Направляющая труба 12 и стойки 13 предназначены для перемещения груза 6, а лебедка 14- для возвращения груза 6 в исходное положение.

Установка для испытания материало на динамическое сжатие работает следующим образом.

Включа.ют насосную станцию (не показана) и путем подачи давления в рабочую полость гидроциливдра 8 деформируют сжатием упругий элемент 5. Усилие от упругого элемента 5 при его предварительной деформации воспринимается упорами 7 и на образец 3 не передается. Приводят в действие фиксирующий механизм лебедки 14 и осуществляют сброс груза 6. При падении груз 6 поворачивает упоры 7, закрепленные на захвате 9, упоры вы - ходят из взаимодействия с соседним захватом 4 и образец 3 нагружается

участке от захвата 4 до разрушается. При да,пьней- груз 6 приводит к поворозакрепленные на захвате на захватах 11 и 2, Всякий раз. поворот очередных упоров 7 приводит к разрушению соответствующего слоя образца 3 и к его разрушению при достаточном запасе энергии на пружине 5. По мере послойного

разрушения образца 3 происходит вос станорлениб деформации упругого элемента 5 по криволинейной характеристике, поэтому интенсивность расхода упругой энергии изменяется при на- гружении каждого из слоев. Так, деформирование первого из слоев идет при более крутой характеристике расхода энергии, т.е. при большем падении усилия на упругом элементе 5 на единицу деформации образца 3, чем при разрушении последующих слоев. Следующий опыт проводят при новом

30

35

запасе энергии, т.е. при иной величи- 25 технических ситуациях, не начальной деформации упругого элемента 5 и при новых характеристике жесткости упругого элемента 5 и скорости перемещения фронта разрушения по слоям (достигается изменением веса груза 6 и начальной высоты подъема) . Исследуют случаи полного или частичного разрушения образца. Во всех случаях исследуют характер разрушения каждого слоя.

В качестве упругих элементов 5 применяют элементы с нелинейной характеристикой жесткости, например конические пружины.

На предлагаемой установке достигается моделирование явления горного удара. При послойном разрушении элемента массива горных пород при горном ударе разрушение идет с нелинейным изменением запаса упругой энергии на вмещающих породах, поскольку диаграмма упругого деформирования массива сжатием имеет нелинейньй характер с нарастанием крутизны с ростом нагрузки (за счет смятия контактных слоев, закрытия природных трещин). Расход упругой энергии массива идет в обратном направлении по диаграмме нагружения, т.е. по мере

40

45

50

Формула изоб

Установка для испыта алов на динамическое сж жащая основание, закреп новании неподвижньй зах ца, подвижный захват, с подвижным захватом упру имеюш 1й нелинейную хара жесткости, установленны ляющих падаюш 1Й груз и вующий с ним упор, от щаяся тем, что, с рения технологических в путем послойного разруш с нагружением каждого с различной интенсивности средством для деформиро элемента, размещенными ным и неподвижным захв тельными захватами для чество которых соответс слоев нагружения, связа тами поворотными упорам захваты каждого, слоя св тами соседних слоев пов рами, установленными с поочередного взаим одейс щим грузом.

разгрузки массива характеристика жесткости становится более пологой.

При послойном разрушении выполажи- вающаяся характеристика расхода энергии системы приводит к снижению запаса избыточной энергии при развитии разрушения от слоя к слою, что изменяет характер разрушения от хрупкого

Q к вязкому. Возможно наступление момента, когда энергии системы будет недостаточно для разрушения очередного слоя породы и процесс разрушения прекратится,

5 Возможно исследование энергетического Взаимодействия между нагружающим массивом горных пород и его элементами (целиками, стенками выработок) при послойном нагружении, харак0 терном для разрушения при горном ударе. Результаты испытаний применимы при составлении баланса энергии разрушения и при прогнозе объема и характера разрушения в различных горно

технических ситуациях,

Формула изобретения

Установка для испытания, материалов на динамическое сжатие, содержащая основание, закрепленный на основании неподвижньй захват для образца, подвижный захват, соединенньй с подвижным захватом упругий элемент, имеюш 1й нелинейную характеристику жесткости, установленный в направляющих падаюш 1Й груз и взаимодействующий с ним упор, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем послойного разрушения образца с нагружением каждого слоя нагрузкой различной интенсивности, она снабжена средством для деформирования упругого элемента, размещенными между подвиж-.: ным и неподвижным захватами дополнительными захватами для образца, количество которых соответствует числу слоев нагружения, связанными с захватами поворотными упорами, при этом захваты каждого, слоя связаны с захватами соседних слоев поворотными упорами, установленными с возможностью поочередного взаим одействия с падающим грузом.