Способ измерения объемной деформации сыпучих сред Советский патент 1991 года по МПК G01L9/04 G01L1/20 G01L1/00 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения полей объемных деформаций (давлений) в сыпучих средах.

Цель изобретения - измерение объемной деформации в сыпучих средах при моделировании поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояния.

На фиг. 1 представлены схема реализации способа измерения объемной деформации; на фиг. 2 - тарировочный график зависимости относительного сопротивления датчика

го

дР

Ег

R -RO

от относительноRO

изменения давления в среде Р-Ро

Ро

(Ro, R - начальное и текущее

С

сл

ю

VI

сл.

о

сопротивление, Р0, Р - начальное и текущее давление).

Схема содержит электропроводные пластины 1, диэлектрическая пластина 2, графитовый порошок 3, сыпучую среду 4.

Способ измерения объемной деформации (давления) в сыпучей среде реализуется следующим образом.

В требуемом месте среды (песка) в процессе подготовки модельного образца выполняют полость (выемку, глубиной 10 мм и 10 мм в диаметре), заполняют ее электропроводным материалом (графитовым порошком). На диэлектрическую пластину (размерами 3x3x1 мм) с двух противоположных сторон наклеивают электропроводные пластины (размерами 3 х 3 х 0,1 мм, из латунной фольги), к которым припаивают тонкие изолированные проводники (0,05мм) для соединения с измерительной аппаратурой. Собранные таким образом контакты размещают в выемке, заполненной графитовым порошком, и засыпают песком. Максимальный диаметр полости должен быть не меньше, чем 2-3 максимальных диаметра диэлектрической пластины для того, чтобы электрическое сопротивление электропроводного материала зависело только от расстояния между электропроводными пластинами и объемной деформации. При необходимости в другое место формируют еще один резистор и так далее. В ходе деформирования исследуемого образца измеряют сопротивление полученного таким образом резистора, это сопротивление зависит только от плотности контактов в электропроводном материале, т. е. от объемной деформации (давления) в данной области. По изменению измеряемого сопротивления на основании тарировоч- ного графика, приведенного на фиг. 2, судят об объемной деформации (относительном изменении давления) в области размещения датчика. Тензочувствительность полученного описанным способом датчика составляет 0,35 - 0,05.

Благодаря сыпучести материала чувствительного элемента поведение резистора при деформировании определяется теми же закономерностями, что и поведение исследуемой среды. Отсутствие оболочки позволяет избежать арочных эффектов и проскальзывания тела датчика относительно среды .

Электропроводный материал для резистора должен удовлетворять определенным требованиям. Средний размер частиц электропроводного материала не должен превышать среднего размера частиц исследуемой сыпучей среды, иначе плотность контактов между частицами в резисторе будет меньше, чем в среде, что приведет к понижению чувствительности и точности датчика. Сцепление (прочность на отрыв) в электропроводном материале не

должно превышать сцепление в исследуемой среде, чтобы деформация датчика отслеживала деформацию среды, обеспечивая тем самым требуемую точность. Помимо выполнения условия на соотношение сцеплений, необходимо, чтобы модуль всестороннего сжатия используемого электропроводного материала датчика не превышал модуль всестороннего сжатия

среды, т. е. чтобы резистор.не являлся жестким включением. Более мягкий, чем среда, датчик в процессе изготовления и установки уплотнится до жесткости среды, что также необходимо для повышения точности измерений.

Совокупность указанных условий является достаточной для обеспечений надежных и точных измерений объемных деформаций, (давления) сыпучей среды,

адекватных исследуемому процессу. Формула изобретения Способ измерения объемной деформации сыпучих сред, заключающийся в размещении в среде резистора, измерении его

сопротивления и определении по изменению сопротивления искомых деформаций, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерений объемных деформаций в сыпучих средах при моделировании

поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояния, перед размещением в среде резистора выполняют в среде полость, заполняют ее сыпучим электропроводным материалом, вставляют в нее

два плоских контакта, размещенных на диэлектрической пластине, при этом характеристики электропроводного материала связаны с характеристиками сыпучей среды следующими соотношениями:

бэ.м dc.c,

э.м

Сс

Сэ.м. 5S GC.C.,

где бэ.м - средний размер зерна электропроводного материала ;

dc.c - средний размер зерна сыпучей среды;

Сэ.м. - сцепление (прочность на отрыв) электропроводного материала;

Сс.с. - сцепление (прочность на отрыв) сыпучей среды;

Сэ.м - модуль всестороннего сжатия электропроводного материала;

Gc.c модуль всестороннего сжатия сыпучей среды,

а максимальный диаметр полости составляет 2-3 максимального размера диэлектрической пластины.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения полей объемных деформаций (давлений) в сыпучих средах. Цель изобретения - измерение объемной деформации в сыпучих средах при моделировании поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояния. Для этого в выбранном месте исследуемой среды 4 в процессе подготовки модельного образца выполняют полость - выемку, заполняют ее электропроводным материалом 3, например графитовым порошком заданной консистенции, на диэлектрическую пластину 2 наклеивают электропроводную пластину 1. Максимальный диаметр полости должен быть не меньше, чем два максимальных диаметра диэлектрической пластины, при этом сопротивление материала зависит только от расстояния между пластинами и объемной деформации. В ходе деформирования измеряют сопротивление резистора и на основании градуировочного графика определяют объемную деформацию, Для повышения точности измерения механические характеристики материала резистора согласованы с аналогичными характеристиками сыпучей среды. 2 ил. сл с