Установка для испытания образцов при плоском напряженном состоянии Советский патент 1988 года по МПК G01N3/10 E21C39/00 

Изобретение относится к технике испытаний материалов, к установкам для испытания образцов горных пород и других материалов при плоском нап- ряженном состоянии.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей установки путем обеспечения перемелцения нагруженного образца при различных режимах изменения усилий и перемещений, проведение испытаний при ударных скорост- тях перемеп ения нагруженного образца, испытания при неравномерном боковом обжатии образца.

На чертеже показана схема установки для испытания образцов при плоском напряженном состоянии.

Установка содержит опорную раму 1, размещенные в ней боковые захваты 2 и 3 для образца 4, причем в захвате 2 выполнена емкость для контробразца 5, торцовые захваты 6 и 7 для образца 4, механизм перемещения, выполненный в виде двух соосно закрепленных в раме 1 гидроцилиндров 8 и 9, штоки 10 и 11 которых соединены с торцовыми захватами 6 и 7, механизм нагруже- ния, выполненный в виде гидроцилиндра 12, корпус которого закреплен на штоках 10 и П, а шток 13 расположен перпендикулярно штокам 10 и II и соединен с боковым захватом 3, и источ- HiiK 14 давления, соединенный посредством вентилей 15-17 с рабочими полостями гидроцилиндров 8, 9, 12.

Установка содержит также платформу 18, установленную на раме 1 с возможностью перемещения вдоль оси штоков 10 и 11 и соединенную с боковым захватом 2, и ограничители 19 и 20 перемещения платформы 18.

При необходимости неравномерного бокового обжатия образца 4, механизм нагружения включает дополнительные гидроцилиндры 21 и 22 по числу участков нагружения, установленные параллельно гидроцилиндру 12, а боковой захват 3 выполнен в виде соединенных со штоками гидроцилиндров 12, 21, 22 площадок 23, площади рабочих поверхностей которых подобраны в соответствии с заданными распределением боковой нагрузки.

Установка работает следующим образом.

Для испытаний в статическом режиме перемещений ограничителями 19 и 20 фиксируют положение платформы 18.

,

юt5

20 25JQ8239

Через вентиль 16 подают давление в рабочие полости гидроцилйндров 12, 21, 22 и нагружают образец 4 неравномерно распределенной по поверхности боковой нагрузкой. Через вентиль 15 подают давление в рабочую полость гидроцилиндра 8 и путем смещения торцового захвата 6 смещают образец 4 относительно контробразца 5, фиксируя рабочее давление в момент начала сдвига и изменение давления по мере смещения образца 4 относительно : контробразца 5.

Затем через вентиль 17 подают давление в рабочую полость гидроцилиндра 9 и производят обратное смещение .образца 4 относительно контробразца 5 при том же или ином давлении обжатия. За полученную разность в характере изменения усилия сдвига ответственность несет факт перемещения по обломкам разрушения на контактах, образовавшихся после первого перемещения.

Перемещения образца 4 могут повторяться многократно при различных усилиях обжатия и с различными скоростями перемещения, в пределах статических скоростей. Следующие опыты проводят так, что сначала задают избыточное давление обжатия. Затем создают постоянное давление в одном из цилиндров 8 или 9, в зависимости от расположения образца 4 на контробразце 5. После этого постепенно сбрасывают нагрузку обжатия и определяют момент начала сдвига. Этим исследуются подвижки в массиве при разгрузке последнего от опорного давления.

35

40

5

0

5

I

Следующие опыты проводят при пропорциональном изменении усилия обжатия и сдвигающего усилия. Дпя этого через вентили 15 и 16 гидравлически соединяют полости гидроцилиндров 8 и 12, 21, 22. Затем подают давление в полости всех гидроцилиндров. После этого вентиль 17 открывают на регулируемый слив, а в остальные гидроцилиндры подают возрастающее давление. Разность давлений в гидроцилиндрах 8 и 9 приводит к перемещению штоков 10 и II и к сдвигу образца 4 относительно контробразца 5 при пропорциональном изменении усилий сдвига и обжатия в соотношении, заданном соотношениями рабочих сечений гидроцилиндров 8 к 12, 21, 22.

Для испытаний в ударном режиме перемещений образца 4 ограничители 19 и 20 устанавливают в положение, допусканицее перемещение платформы 18 (см. чертеж). Через вентиль 16 обжимают образец 4. Накапливают давление в источнике 14 и открывают вентиль 15. При перемещении штока 10 платформа 18 разгоняется и тормозится при контакте с ограничителем 20. Продол- жаюцееся движение штока 10 приводит к смещению образца 4 относительно контробразца 5 в скоростном режиме, как это имеет место при реализации упругой энергии в массиве горных пород. Дпя обратного смещения используют гидроцилиндр 9 и ограничитель 19.

Для изменения распределения боковой нагрузки заменяют боковой захват 3 площадками 23, учитывая, что усилия распределяются обратно пропорционально площадям рабочих сечений площадок 23.

Гидроцилиндры 12, 21, 22 соединяются в блок или высверливаются в общем основании. Торцовые захваты 6 и 7 представляют собой упоры, жестко соединенные со штоками JO и П.

Изобретение позволяет проводить исследования подвижек обжатого об- разца при перемещении его во взаимно противоположнь:х направлениях при постоянном усилии обжатия, при пропорциональном изменении обжимающей и сдвигающей нагрузок, при ударных или статических скоростях смещений и при неравномерном обжатии поверхности образца. Указанные исследования могут использоваться для учета подвижек при решении различных геомеханически задач, в том числе, связанных с подвижками при бурном разрушении, при

НИИ, содержащая опорную раму, размещенные в ней боковые захваты для образца, в одном из которых выполнена емкость для контробразца, механизм нагружения, связанный с боковыми захватами, торцовый захват для образца и механизм перемещения, связанный с торцовым захватом, отличаюЩ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей установки путем обеспечения перемещения нагруженного образца при различных режимах изменения усилий и перемещений, она снабжена вторым торцовым захватом для образца к источником давления, механизм перемещения выполнен в виде двух соосно закрепленных на раме гидроцштиндров, штоки

которых соединены с торцовыми захватами, механизм нагружения выполнен в виде гидроцилиндра, корпус которого закреплен на штоках гидроцилиндров механизма перемещения, а шток

размещен перпендикулярно этим штокам и соединен с вторым боковым захватом, при этом рабочие полости всех гидроцилиндров соединены с источником давления .

2.Установка поп.1, отличающая ся тем, что с целью проведения испытаний при ударных скоростях перемещения нагруженного образца, она снабжена платформой для бокового захвата с емкостью, установленной на раме с возможностью перемещения вдоль оси штоков механизма перемещения, и ограничителями перемещения платформы.

3.Установка по п.1, о тли- чающаяся тем, что, с целью испытаний при неравномерном боковом обжатии образца, она снабжена уста

Изобретение относится к технике испытаний материалов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей установки путем обеспечения перемещения нагруженного образца. В опорной раме 1 установки размещены 6okOBbie захваты 2, 3 для образца 4. В захвате 2 выполнена емкость для контробразца (КО) 5. Для перемещения образца 4 относительно поверхности КО 5 торцовые захваты 6, 7 образца 4 соединены со штоками 10, 11 гидроцилиндров (ГЦ) 8, 9. Ударные скорости перемещения обеспечиваются использованием платформы 18 для зак /У вата 2 и упоров 19, 20. Для бокового нагружения образца 4 перпендикулярно направлению перемещения на штоках 10, 11 закреплен ГЦ 12. Для неравномерного бокового обжатия образца 4 параллельно ГЦ 12 установлены дополнительные ГЦ 21, 22, Захват 3 выполнен в виде различных по площади и связанных со гатоками ГЦ 12, 21, 22 площадок 23. Полости ГЦ 8, 9, 12, 21, 22 соединены с источником 14 давления. В статическом режиме упоры 19, 20 фиксируют положение платформы 18. От источника 14 создают давление в ГЦ I 12, 21, 22 и прижимают через площадки 23 образец 4 к КО 5. Создавая попеременно давление в ГЦ 8 и 9, фиксируют усилие перемещения образца 4 по поверхности КО 5. При постоянном давлении в ГЦ 8 или 9 снижают давление в ГЦ 12, 21, 22, оценивая подвижки при разгрузке обжатия. В ударном режиме платформа 18 движется вместе со штоками 10, 11 до момента контакта с упором 20. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. /У ю (Л 4

снижании опорного давления, при пере- 45 новленными параллельно гидроцилиндру

распределении главных напряжений в массиве горных пород.

Формула изобретения

1. Установка для испытания образцов при плоском напряженном состоямеханизма нагружения дополнительными гидроцилйндрамн со штоками, а боковой захват выполнен в виде площадок с рабочими поверхностями, площади 50 которых подобраны в соответствии с заданным распределением боковой нагрузки.