Способ определения допустимых нагрузок Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

N( ел to

со

со

1

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения допустимых нагрузок при импульсном нагружении, и может быть использовано при разработке средств для отбойки взрывом кристаллосодержащих пород с обеспечением целостности монокристаллических включений минералов.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг,1 показан блок эквивалентного материала с размещенным в нем образцом, скрепленным с ним проводником; на фиг,2 - блок эквивалентно-, го материала со скрепленным с ним проводником; на фиг.З - амплитудно- частотные характеристики импульсных нагрузок, воздействующих на блок с образцом.

Способ осуществляют следующим образом.

В блок 1 эквивалентного материала с физико-механическими свойствами,близ10

1452979

разцом 2 (или неск импульсной нагрузк мой (параметрами X амплитудно-частотн импульсов, которые три зоны (фиг.З): но-частотньгх харак не разрушающих ни валентный материал амплитудно-частотн импульсов, разруша материал блока 1, образец 2; III - з частотных характер разрушающих, и блок При этом в качеств рают нагрузки, ле

При необходимос одного из естестве монокристаллов мин при их росте и рас тях, образец 2 раз эквивалентного мат

Для обеспечения

is

20

«AW «ХЪ ..S.,A1.. - Л -ыГМЛ- . U t - -y r«..«Для обеспечения

,кими Физико-механическим свойствамвме 25 разрушения образда

30

щающей породы, непосредственно в мо- мент его изготовления замоноличивают образец 2 и датчики нагрузки (не по , казаны). К поверхности -образца 2 и поверхности блока 1 эквивалентного .материала предварительно крепят проводники 3 и 4, подсоединяют к ним выводы 5 и 6, электроизолируют проводники 3 и 4 и выводы 5 и 6.от контакта с эквивалентным материалом бло-зс ка 1, чтобы устранить утечки тока. Готовый блок 1 эквивалентного материала с заЫоноличенным в него образцом 2 нагружают тем или иным образом импульсной нагрузкой, например, с по- 40 мЛдью заряда 7 взрывчатого вещества. По проводникам 3 и 4 пропускают элек- трический ток, подсоединив предварительно выводы 5 и 6 к регистрирующей аппаратуре, .в качестве которой могут лд применяться стандартные самопишущие потенциометры, осциллогра ял (не показаны) . Одновременно регистрируют изменение нагрузки (напряжение 6, деформация Е) на блок 1 и изменение величины тока в проводниках 3 и 4. При этом момент исчезновения или. уменьшения тока в проводнике будет соответствовать нагрузке,.при которой на поверхности образца 2 или блока 1 появятся поверхностные микротре- щины, разрушающие проводники 3 и 4. Нагружают блок 1 эквивалентного материала с замоноличенным в нем-об50

55

с ним проводника 3 и скрепленного с н проводники 3 и 4 в по физико-механиче ответственно.образ ному материалу бло материала проводник няться твердеющие э пасты или клеи с со связующими вещества

Для определения мени мезкду разрушен и прилегающего к не материала блока 1 к нительно крепят про по физико-механичес эквивалентному мате

Для более полног о распределении вел деформаций по повер и блока используют ников, расположенны или нескольких коо.р Размещение в бло образцов-повышает н верность получаемых расположение образц стояниях от источни нагрузки позволяет метры разрушающей н мости от Удаленност

Пример. Бло материала представл круговой цилиндр диа

10

4529792

разцом 2 (или несколькими образцами) импульсной нагрузкой с различной формой (параметрами X импульсов и строят амплитудно-частотные характеристики импульсов, которые будут образовывать три зоны (фиг.З): I - зона амплитудг но-частотньгх характеристик импульсов, не разрушающих ни образец 2, ни эквивалентный материал блока 1; II - зона амплитудно-частотных характеристик импульсов, разрушающих эквивалентный материал блока 1, но не разрушанмщ х образец 2; III - зона амплитудно- частотных характеристик импульсов, разрушающих, и блок 1 и образец 2, При этом в качестве допустимых выбирают нагрузки, лежащие в зоне.II.

При необходимости моделирования одного из естественных положений монокристаллов минералов, например при их росте и расположении в полостях, образец 2 размещают в блок« 1. эквивалентного материала частично.

Для обеспечения одновременности

is

20

Для обеспечения

25 разрушения образда

30

, зс 40лд

50

55

2 и скрепленного с ним проводника 3, а также блока 2 и скрепленного с ним проводиика 4 проводники 3 и 4 выполняют равными по физико-механическим Свойствам оо ответственно.образцу 2 и эквивалент ному материалу блока 1, В качест ве материала проводников могут применяться твердеющие электропроводные пасты или клеи с соо.тветствующими связующими веществами.

Для определения разницы во времени мезкду разрушением образца 2 и прилегающего к нему эквивалентного материала блока 1 к образцу 2 дополнительно крепят проводник, равный по физико-механическим свойствам эквивалентному материалу.

Для более полного представления о распределении величины усилий и деформаций по поверхности образца и блока используют несколько проводников, расположенных в виде одной или нескольких коо.рдинатных сеток. Размещение в блоке 1 нескольких образцов-повышает надежность и достоверность получаемых результатов, а расположение образцов на разных расстояниях от источника импульсной нагрузки позволяет определять параметры разрушающей нагрузки в Зависимости от Удаленности источника.

Пример. Блок 1 эквивалентного материала представляет собой прямой круговой цилиндр диаметром 1 м:;и

высотой 0,8 м, изготовленный из пес- чано-цемёнтного бетона, утяжеленного окислами железа. Блок 1 помещают в грунт на всю высоту с целью предотвращения возможного разлета осколков . Ось цилиндра блока размещают вертикально. Блок получают заливкой цемента в вырытый в грунте кошлован соответствующей формы. В еще незастывший бетон по оси цилиндра помещают деревянный колышек диаметром 32 мм. Колышек смазывают техническим вазелином. После застывания цементно- песчаного бетона кольшек удаляют. На его месте остается щпур для размещения в нем заряда 7 ВВ.

Одновременно в еще незастывщий бетон на разных расстояниях от оси блока размещают образцы 2 со смонтированными на них проводниками 3. На тех же радиусах, что и образцы, располагают заранее протарированные датчики давления. Применяют тензометри- ческие мембранные датчики давления на полупроводниковых элементах. Образцы 2 и датчики располагают так, чтобы они не экранировали друг друга и бьши расположены на высоте, равной половине высоты цилиндра. Концы выводов от датчиков и образцов изолируют обычной электроизоляционной лентой. После застывания бетона на поверхность блока 1 наносят концентричтак центр заряда ВВ располагают на середине высоты блока.

При взрыве заряда ВВ и в процесс разрушения блокг эквивалентного материала регистрируют одновременно показания датчиков давления и измен ние величины тока в проводниках, на несенных на образцы и на поверхност блока. При этом момент исчезновения или уменьшения тока в проводник считают соответствующим нагрузке,.. при которой на поверхности образца или блока появятся поверхностные

10

20

5 микротрещины, разрушающие проводник Осциллограммы представляют собой - графики изменения во времени указан ных величин, имеющие совмещенные на чала и одинаковый масштаб координат времени. Проведя через точку, харак теризующую изменение тока в проводн ке, прямую, перпендикулярную коорди нате времени до пересечения с криво описывающей изменение давления, пол

25 чают значение давления (напряжения) соответствующее моменту образования поверхностных микротрещин. Если эта ;точка располагается на восходящей Iветви импульса давления, то соответ ствукщее ей значение давления считаю амплитудным, если же она располагае ся на .нисходящей ветви,то амплитудным считают наибольшее значение кривой давления. Начала общего отсчета времени ведут от момента обрыва про30

но расположенные проводники 4 и подсоединяют к ним выводы. Затем выводы водника, расположенного на наружной .от датчиков давления, образцов и про- поверхности заряда 7 ВВ,в месте его водников, расположенных на поверхноиницирования. Отрезок времени от начала положительной фазы импульса давления.до момента обрыва проводника с током на поверхности образца ил блока считается равным периоду колебания давления. Пользуясь тариро- вочными графиками датчиков давления и учитывая цену деления отметчика времени на осциллограмме, строят амплитудно-частотные характеристики (фиг.З) -и определяют по ним (зонаМ допустимые напряжения.

сти блока, подсоединяют через усилитель к осциллографу. В шпур помещают 50 г ВВ, погружают в ВВ на 2 см детонирующий шнур, другой конец его выводят наружу. Забойку шпура осуществляют глиняным тестом. К.свободному концу детонирующего шнура присоединяют электродетонатор.. После этого выставляют подрьш заряда ВВ, причем запуск осциллографа синхронизируют . с подачей тока на электродетонатор. .Запись осуществляют на осциллогра- фическрй бумаге двумя параллельно ра- ботавшими электронно-лучевыми осцилло- графами Н-117. В различных блоках , применяют следующие ВВ: черньй порох, игданит стандартного состава, аммонит № 6 и гексоген. Эти ВВ имеют различные взрывчатые характеристики и служат для создания (генерирования) импульсов различной формы. Во всех опы

52979.4

так центр заряда ВВ располагают на середине высоты блока.

При взрыве заряда ВВ и в процессе разрушения блокг эквивалентного материала регистрируют одновременно показания датчиков давления и изменение величины тока в проводниках, нанесенных на образцы и на поверхность блока. При этом момент исчезновения или уменьшения тока в проводник считают соответствующим нагрузке,.. при которой на поверхности образца или блока появятся поверхностные

10

микротрещины, разрушающие проводники. Осциллограммы представляют собой - графики изменения во времени указанных величин, имеющие совмещенные начала и одинаковый масштаб координат времени. Проведя через точку, характеризующую изменение тока в проводнике, прямую, перпендикулярную координате времени до пересечения с кривой, описывающей изменение давления, получают значение давления (напряжения), соответствующее моменту образования поверхностных микротрещин. Если эта ;точка располагается на восходящей Iветви импульса давления, то соответ- ствукщее ей значение давления считают амплитудным, если же она располагается на .нисходящей ветви,то амплитудным считают наибольшее значение кривой давления. Начала общего отсчета времени ведут от момента обрыва про

водника, расположенного на наружной поверхности заряда 7 ВВ,в месте его

водника, расположенного на наружной поверхности заряда 7 ВВ,в месте его

иницирования. Отрезок времени от начала положительной фазы импульса давления.до момента обрыва проводника с током на поверхности образца или блока считается равным периоду колебания давления. Пользуясь тариро- вочными графиками датчиков давления и учитывая цену деления отметчика времени на осциллограмме, строят амплитудно-частотные характеристики (фиг.З) -и определяют по ним (зонаМ) допустимые напряжения.

Форм у л а изобретения

1. Способ определения допустимых нагрузок при импульсном нагружении образца, включающий размещение образца и датчиков нагрузки в блоке эквивалентного материала, приложение к блоку импульсных нагрузок и регистрацию усилий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности.

: поверхности образца и блоку эквив jjieHTHoro материала крепят проводни 4 по изменению величины пропускаемо 5|о через них тока оценивают состоя- 1|ие образца и блока при их нагруже- |ии, при этом в качестве дрпустимых |ыбирают нагрузки с амплитудно -час- foTHMMH характеристиками, при которы

роисходит разрушение блока эквива-

ентного материала, но сохраняется Целостность образца.

2,Способ поп.1,отличаю- Е и и с я тем, что образец размещак т в блоке эквивалентного материала частично,

3.Способ по пп, 1 а ю щ и и с я- тем,

1ля образца и эквивалентного материа а выполняют равными по физико-меха- ическим свойствам соответственно

и 2, о т л и - что проводни ки

Q чающий

g

0

образцу и эквивалентному материалу блока.

4.Способ по пп.1-3, отличающийся тем 5 что к образцу дополнительно крепят проводник, равный по физико-механическим свойствам эквивалентному материалу,

5.Способ по пп,1-4, о т л и с я тем, что к образцу и эквивалентному материалу крепят по несколько проводников, располагая их в виде одной или нескольких координатных сеток.

6.Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что в блоке эквивалентного материала размещают несколько образцов, которые могут быть расположены на разных расстояниях от источника импульсной нагрузки.

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности. Для этого размещают образец и датчики нагрузки в блоке эквивалентного материала (БЭМ), к блоку импульсных нагрузок прикладывают усилия и регистрируют их. К поверхности образца и . к БЭМ крепят проводники и по изменению величины пропускаемого через них тока оценивают состояние образца и БЭМ при их нагруя-.ении. В качестве допустимых выбирают нагрузки с амплитудно- частотными характеристиками, при которых разрушается БЭМ, но сохраняется целостность образца. Существует нет- сколько вариантов реализации способа; в одном образец размещают в БЭМ частично, проводники для образца и БЭМ выполняют равными по физико-ме ханическим свойствам соответственно, в другом варианте к образцу и БЭМ крепят по несколько проводников, располагая их в виде одной или нескольких координатных сеток. 5 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

Составитель В.Тальвойш Редактор С.Пекарь Техред Л.Олнйнык Корректор А.Обручар

Заказ 7145/24

Тираж 449

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

iJ

Фие.9

Подписное