Устройство для определения деформационных характеристик материалов в условиях трехосного сжатия Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, к технике определения физико-механи- свойств упруго-пластических материалов при инженерно-строительных исследованиях и может использоваться при испытаниях образцов грунта или другого материала нарушенной или природной структуры, в виде специальных паст.

В практике исследований физико-механических свойств материалов, в частности, грунтов известны устройства по определе- ни;ю деформационных характеристик. В этих устройствах используются образцы гранта, которые помещаются в рабочие камеры с подвижными стенками, являющимися штампами, на которые подается нормированное усилие, обеспечивающее их плфско-параллельное движение. В других устройствах усилие на образец передает эластичными оболочками рабочих камер.

Наиболее близким известным решением к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения характеристик матери- алов в условиях трехосного сжатия, содержащее составной корпус рабочей камеры с эластичной оболочкой для образца, подвижные штампы, установленные внутри корпуса, нагрузочное и измерительное приспособления.

Недостатком известного устройства является то, что его конструкция исключает создание любого другого напряженно-деформированного состояния образца кроме трехосного сжатия. Это существенно снижает возможности прибора и информативность испытаний, а также ограничивает распространение опытных данных на случаи, когда по реальным условиям материал работает в более сложном напряженно-де

О СП

со

го

ормированном состоянии. Моделироваие в известном устройстве не позволяет олучать направленные, в соответствии с программой исследований, деформационные характеристики в широком спектре, что атрудняет их использование в дискретных методах, обеспечивающих системный подод к расчету сооружений.

Цель изобретения - обеспечение, направленных исследований и расширение их иапазона путем создания нормированных

усилий на углах образцов в направлении вспомогательных осей по программе эксперимента и фиксации соответствующих перемещений.

Цель достигается тем, что устройство для определения деформационных характеристик материалов в условиях трехосного сжатия, содержащее составной корпус рабочей камеры с эластичной оболочкой для образца, подвижные штампы, установленные внутри корпуса, нагрузочное и измерительное приспособления, согласно изобретению, снабжено угловыми элементами, каждый из которых состоит из задающего винта, опорной площадки, толкателя, передающего рычага, и индикатора перемещений, причем задающий винт ориентирован в направлении вспомогательной оси и находится в контакте с толкателем или в свободном состоянии, а опорная площадка соединена с углом штампа и толкателем, который установлен соосно с задающим винтом и с помощью передающего рычага соединен с индикатором перемещений.

На фиг. 1 дано устройство, разрез; на фиг. 2 -узел I на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 и рабочей камеры для размещения образца 2 грунта или материала. Стенки камеры образованы комбинированными штампами, состоящими из жесткого 3 и гибкого 4 элементов.

Образец 2 отделен от стенок камеры эластичной оболочкой 5. Силовые штанги 6 обеспечивают передачу усилия от гидравлической установки по трем главным ортогональным осям (фиг. 1 оси А-А, Б-Б).

К корпусу устройства закреплены угловые элементы. (Фиг. 2) Такие угловые элементы в количестве 3-х могут быть установлены на каждом углу образца. При установке угловые элементы ориентируют по вспомогательным осям В, Г, Д, Е и т.д., которые параллельны главным осям А и Б (фиг. 1). На фиг. 1 и 2 показаны оси, лежащие в плоскости чертежа. Каждый угловой эле мент (фиг. 2) имеет индикатор перемещений 7, задающий винт 8, передающий рычаг 9 и толкатель 10, который постоянно скреплен

с опорной площадкой 11. Каждый из угловых элементов может находиться в состоянии регистрации перемещений, когда задающий винт 8 отведен от толкателя. 10 с образованием зазора А.Толкатель 10 через передающий рычаг 9 соединен через индикатор перемещений 7 с регистрирующим прибором (ось Е на фиг. 2). Второе состояние углового элемента - задающее нормированное по величине усилие. В этом состоя нии тол кател ь 10 контактирует с задающим винтом 8. В этом случае индикатор перемещений 7 и передающий рычаг 9 через регистрирующий прибор контролируют

величину усилия (ось В, фиг. 2).

Каждый угловой элемент может находиться только в одном из состояний в зависимости от программы исследований.

Работа устройства начинается после установки и предварительного обжатия образца 2 пробным давлением через силовые штанги б, В зависимости от цели и программы исследований на корпусе устройства 1

устанавливают определенное количество угловых элементов. Угловые элементы ориентируют по второстепенным осям В, Г, Д, Е и т.д. Состояние отдельных угловых элементов (регистрация перемещений или создание нормированных усилий) должно отвечать замыслу эксперимента. Допустим, что в соответствии с программой исследований, требуется выявить перемещения (деформации) от единичного усилия,

создаваемого в направлении вспомогательной оси В для верхнего-правого угла образца. Для реализации этого состояния вдоль оси В закрепляются к корпусу устройства 1 угловой элемент, ориентированный по оси

в. Его задающий винт 8 вводят в контакт с толкателем 10. Угловой элемент Подготовлен к созданию единичного (нормированного) усилия. Одновременно с этим, по вспомогательным осям на других углах испытываемого образца устанавливают, в свою очередь, угловые элементы, предназначенные для регистрации перемещений. В них задающие винты 8 отведены от своих толкателей 10. Количество устанавливаемых

угловых элементов, предназначенных для регистрации, их ориентация определяется положением мест и направлением, где по замыслу исследователя следует выявить перемещения (деформации). После стабилиза

ции данного состояния загружения производят запись перемещений. Подобным образом создают новые ситуации загружения образца в соответствии с программой исследований.

Состояние угловых элементов, показанное на фиг. 1, случайное. Изобретение позволяет проводить испытание образца упруго-пластического материала не только в условиях трехосного сжатия, но комбини- роЕфть последнее с различным сочетанием силовых воздействий по углам. Поскольку устройство может оснащаться 24-мя угловыми элементами, каждый из которых может находиться в двух состояниях, обеспечивается направленное моделирование напряженно-деформированного состояния образца. Это позволяет выявить дополнительные данные по его физико-механическим свойствам.

Использование: в строительстве, при испытаниях грунтов и материалов в условиях трехосного сжатия. Сущность: устройство, состоящее из корпуса с рабочей камерой для образца, снабжено угловыми элементами, смонтированными по углам образца в определенном количестве, сочетании и ориентации, которые способны задавать нормируемые усилия и регистрировать на смежных углах соответствующие отклики в перемещениях от этих усилий. 2 ил.

Формула изобретения

Устройство для определения деформационных характеристик материалов в условия трехосного сжатия, содержащее coctasHou корпус рабочей камеры с эластичной оболочкой для образца, подвижные штампы, установленные внутри корпуса, на- груз очное и измерительное приспособления о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью обеспечения направленных исследований и расширения их диапазона путем создания нормированных усилий на углах образцов в направлении вспомогательных осей по программе эксперимента и фиксации соответствующих перемещений, оно снабжено угловыми элементами, каждый из которых состоит из задающего винта, опорной площадки, толкателя, передающего рычага, и индикатора перемещений, причем задающий винт ориентирован в направлении вспомогательной оси и находится в контакте с толкателем или в свободном состоянии, а опорная площадка соединена с углом штампа и толкателем, который установлен соосно с задающим винтом и с помощью передающего рычага соединен с индикатором перемещений.

ME 1

Фие.2