Способ испытаний образцов на термомеханическую прочность и установка для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01N3/18 

10

.15

20

Изобретение относится к испытательной технике, властности к испытаниям на Щ}ОЧНОСТЬ.

Цель изобретения щжбликение условий испытаний к условиям эксплуатации при термическом и сяяоном на- груже1даи породных перемычек в зонах ведения добычных работ путем обеспечения испытаний образцов с формой, отличной от цилиндрической, с зонами термического воздействия на противоположных сторонахо

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2 и 3 - поверхности образца с различными по форме и площади зонами термического воздействия. Установкаг дня реализации способа содержит корпус 1, установленные на нем соосно активный 2 и пассивный 3 захваты для образца 4, механизм 5 создания осевой нагрузки, связанный с активным захватом 2, механизм создания зонного термического воздейст- -25 ВИЯ, выполненный в виде предназначенных для контакта с поверхностью образца 4 теплопроводных элементов 6, 7 для установки на поверхности образца, фрик1щонные колодки 8,9, пред- зО назначенные для взаимодействия с на- поверхностью элементов 6,7, приспособления для поджатия колодок к элементам с приводами 10 и платфор- ,му 11, установленную перпендикулярно оси захватов 2,3. Приспособления для поджатия .выполнены в виде рычагов 12,13, установленных на платформе с противоположных сторон от оси захва- - тов 2,3sH :механизма . 14 возвратно- поступательных перемещений платформы. На колодках 8,9 размещены опоры рыча- . гов 12,13о Теплопроводные элементы 6,7 выполнены по форме участков термообработки поверхности силового эле- д5 мента в натуре.;

Механизм возвратно-поступательных перемещений выполнен в виде эксцентрика 14 с рамкой 15 и приводом вращения эксцентрика (не показан). В образце 4 выполняют отверстия 16 по форме выработок в породной перемычке. Приспособления для поджатия выполнены в виде гидроцилиндров 10 двухстороннего действия с насосной станцией 17. и вентилями 18,19, а также с гибкой

арматурой, обеспечивающей цодачу дав

.ления в перемещающиеся гидроцилиндры.

Захват 3 установлен на опорах 20, за1610382.4

крепленных на корпусе 1. Механизм 5 создания осевой нагрузки выполнен винтовым.

Предлагаемый способ осуществляется следукяцим образ oi.

Образец 4 размещают на испытательной установке между активным 2 и пассивным 3 захватами и нагружают осе- вой нагрузкой до уровня, соответствующего нагрузке на породной перемычке, работа которой изучается. Для этого вращают винт 5 механизма осевого на- гружения и контролируют нагрузку по типовому снлоизмерителю (не показан). Проводят термическое нагружение участков поверхности образца, для чего включают насосную станцию 17 и при открьп ых вентилях 19 подают давление в приводы 10 в виде гидроцилиндров, поджимают тем самым колодки 8,9 к со- ответствуюгд1м теплопроводным элемен- там 6,7. Усилия поджатия колодок к элементам задают пропорционально создаваемым температурам на соответствующих участках образца. Форму теплопроводных элементов 6,7 выбирают в соответствии с формой забоя на поверхностях термического нагружения рород- ной перемычки в натуре. Включают эксцентриковый механизм 14 и посредством рамки 15 создают возвратно-поступательное перемеще1шя платформы 11 с рычагами 12, 13 и колодками 8,9. В результате фрикционного взаимодействия колодок с теплопроводными элементами 6,7 на последних повьшается температура и происходит местньй разогрев .участков поверхности образца 4 в зоне контакта с элементами 6,7. Зоны повышенных, температур постепенно распространяются по объему образг,.. ца 4 с разной интенсивностью. Взаимодействие термической-и осеврй нагруз- - ки приводит к активизаций процесса деформирования объемов образца в зонах отверстий. Регистрируют изменения .размеров и формы отверстий по мег ре развития очага повышенных температур. Термическое нагружение обеих юверхностей образца проводят независимо оДна от другой, с независимым повышением-или понижением температуры. Для этого изменяют усилия поджатия колодок к теплопроводным элементам путем подачи давления жидкости через вентили 19 и 20. Интенсивность изменения температуры бaтьшae ыx участков и направление

35

40

55

10

15

20

51610382

изменения температуры выбирают в соответствии с ходом термообработки участков поверхности перемычкИоПри этрмисходат из того, что при возобновлений до бычных работ происходит повышение температуры пород /в забое, при оста новке работ породы в забое охлаждаются. Одновременно изменяют уровень осевой механической нагрузки, для чего используют механизм 5 нагруже- ния. При этом исходят из того, что по мере развития работ размеры породной перемычки уменьшаются и происходит рост нагрузки на ней, поэтому для воспроизведения этого условия соответственно повьшают нагрузку на образце. Образец доводят до разрзтпения или до уменьшения сечений отверстий до размера, соответствующего критическому уменьшению сечений выработок в горной механике. Ход испытаний и момент прекращения нагружения определяются задачами испытаний. Так, при исследовании условий рационального размещения выработок в породной перемь чке проводят серию испытаний при одинаковом ходе температурной и силовой обработки материала образца, но при размещении отверстий, моделирующих выработки, в разных частях образца. При опредеении рациональных режимов отработки породной перемычки положения отверстий от опыта к опыту не меняют, а изменяют реет1мы силовой и температурной обработки образцов. При определении рациональных размеров выработки положение отверстия не меняют, а. ис- пытания проводят с образцами, имеюими отверстия разньгх диаметров, причем режимы нагружений также не менят.

ля пр ме т ра по ма

Ф

25

30

те кн в гр ми ю бл ям ло в во ст за ос ро пл

35

40

на де нем ва за гр те в с ных с п мог

Теплопроводные элементы выполняют из металла и приклеивают к поверхности образца теплопроводным клеем. Усилия поджатия колодок к теплопроводным элементам выбирают так, чтобы боковые нагрузки, создаваемые этими усилиями, не превышали 1-3% от предела прочности образца при одноосном сжатии. Такие боковые нагрузки существенно не сказьшаются на проностных показателях образцов горных пород. Повьпиение температуры.при низких поджимающих нагрузках достигают повышением частоты перемещений платформы с колодками.

Использование изобретения позволяет исследовать детали физических процессов в твердых телах при совместном нагружешш механическрй и термической нагрузками при сложном распределении термической нагрузки по механически нагруженному объему материала.

Формула изобрете

н и я

15

20

5

0

1. Способ испытаний образцов на термомеханическуто прочность, заклкша- кнцийся в том, ч то устанавливают образец в захватах, нагружают его осевой нагрузкой и осуществляют зонное термическое воздействие, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытаний к условиям эксплуатации при термическом и силовом нагружении передних перемычек в зонах ведения добычных работ, осевое нагружение и термическое воздействие осуществляют щклически и независимо, термическое воздействие осу1чествляют с противоположных сторон образца с различной по форме и плоцади зоной воздействия.

2. Установка для испытаний образцов на термомеханическую прочность, содержащая корпус, установленшае на нем соосные активньй и пассивный захваты для образца, связанный с- активным захватом механизм создания осевой нагрузки, механизм создания зонного термического воздействия, выполненный в виде предназначенных для контакта с поверхностью образца теплопроводных элементов, фрикционных колодок с приспособлениями для их регулируемого поджатия к теплопроводньм элементам с приводами их перемещений и платформу, установленную пepпeндикy- лярно оси захватов, отличаю- щ а я с я тем, что, с целью обеспечения испытаний образцов с формой,

отличной от цилиндрической, с зонами термического воздействия на противоположных сторонах, платформа установлена с возможностью, возвратно-по-1 ступательного перемещения вдоль оси захватов.

3, Установка по п.2,отлича- ю ц а я с я тем, что приспособления для регулируемого поджатия выполнены в виде рычагов первого рода по

количеству фрикционных колодок, точки опоры которых установлены на со- ответствукядих колодках, концы рычагов связаны с соответствующими приводами перемещений, установленными на Платформе.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Целью способа является приближение условий испытаний к условиям эксплуатации при термическом и силовом нагружении породных перемычек в зонах ведения добычных работ. Цель установки - обеспечение испытаний образцов с формой, отличной от цилиндрической, с зонами термического воздействия на противоположных сторонах. Установка содержит захваты 2 и 3, в которых устанавливают образец 4, механизм 5 создания осевой нагрузки, механизм создания зонного термического воздействия в виде теплопроводных элементов 6, 7, фрикционных колодок 8, 9 с приспособлениями для их поджатия. Платформа 11 перемещается возвратно-поступательно. Механическую и термическую нагрузки в образце создают независимо одну от другой. Зонное термическое воздействие осуществляют с противоположных сторон образца различными зонами по форме и площади. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2