Устройство для определения прочностных и деформативных свойств материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области испытания материалов и предназначено для определения механических характеристик ледяного покрова. Известно устройство для определения прочностных и деформативных характеристик ледовых балок, вырезаемых в ледяном покрове, включающее на грузочную установку pычaжнoгtэ типа и измерительную аппаратуру 11. В известном устройстве опорами ис пытываемых ледовых балок служат две стальные балки, укладываемые парал-. лельно друг другу поперек прорези в ледяном поле на расстоянии, соответствующем заданной длине пролета ледо вой балки. Концы стальных балок закрепляются на кромках ледяного покрова винтовым анкерами, которые удерживаются в про буренных во льду отверстиях с помощь поворотных планок на нижних концах. Нагрузка, направленная вверх, передается на испытуемую балку стальны ми стременами, выполненными в виде сварных жестких рам, устанавливаемых на ледяном покрове по оси симметрии ледовой балки. Недостатком известного устройства является ограниченность диапазона измерений прочностных и деформативных характеристик ледяного покрова и непригодность его для ледяного покрова значительной толщины (1 м и более), ввиду недостаточной мощности силовой рычажной установки. Из известных устройств наиболее близко по своей технической сути устройство для определения прочностных и деформативных материалов, в частности грунтов, включающее анкеры, штамп,упорную ферму, силовое приспособление с насосом, жестко связанное со штампом и контактирующее с уЬорН.й фермой, и измерительные приборы 2. Однако известным устройством невозможно определять механические характеристики ледяного покрова. Цель изобретения - определение свойств ледяного покрова. Цель достигается тем, что устройство для определения прочностных и деформативных свойств материалов, включгиощее анкеры, штамп, упорную ферму, силовое приспособление с насосом, жестко связанное со штампом и контактирующее с упорной фермой, и

измерительные приборы, снабжено дополнительной фермой с гибкими тягами а силовое приспособление выполнено в виде пневмокамеры, причем дополнительная ферма, имеет пролет неменее 40 толщин льда, а гибкие тяги соединены с силовым приспособлением.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, план, на фиг. 2 и 3 - разрезы А-А и Б-Б на фиг. 1.

Устройство состоит из штампа 1, передающего нагрузку на. ледяной покров 2; пневмокамеры 3, соединенной воздухопроводами 4 с насосом,5; жестких фланцев 6; планшайбы 7; штока 8, присоединенного к жесткой упорной ферме 9, якоря 10 которой закреплены в ледяном покрове 2, жесткой дополнительной фермы 11 с консольными держателями 12; прогибомеров или датчиков перемещения 13; гибких связей 14 с помощью которых силовое приспособление сблокировано с дополнительной фермой 11.

Работает устройство следующим образом.

На ледяной покров 2 устанавливают (или вмораживают) штамп 1, который через жесткие фланцы б присоединяют к пневмокамере 3.

Шток 8, закрепленный на планшайбе 7, присоединяют к жесткой упорной ферме 9, якдря .которой закреплены (например, вморожены) в ледяном покро ве 2. Воздух насосом 5 по воздухопроводам 4 подают в пневмокамеру .3 по заданной программе.

Расширяясь под напором воздуха, пневмокамера 3 создает нагрузку на штамп 1, который, в сззою очередь, передает ее на ледяной покров 2. Усилие отпора, возникающее из-за расширения пневмокамеры 3 в противоположном направлении воспринимается упорной фермой 9 и якорями 10.

Измерительная аппаратура, например, прогибомеры или датчики перемещения 13, закреплены на консольных держателях 12, жестко присоединенных к ферме 11. Для удобства снятия отсчетов прогибомеры (датчики перемещения) 13 закреплены на уровне человеческого роста.

Между опорной фермой 9 и дополнительной фермой 11 предусмотрен зазор равный половине толщины льда для обепечения свободных и независимых деформаций этих ферм и получения неподвижного контура в виде фермы 11 для размещения на нем прогибомеров или датчиков перемещения 13. Для обеспечения нормальной работы прогибомеров пролет дополнительной фермы 11 не должен быть меньше 40 толщин льда. При этом условии опоры фермы 11 оказываются вне зоны деформадий,- вызываемых действием штампа 1.

Несущая способность испытуемого ледяного покрова определяется величи НОЙ нагрузки в момент продавливания ледяного поля. Достоверные значения прогибов ледяного покрова, как плиты

15 на упругом основании, могут быть получены с помощью прогибомеров или датчиков перемещения, установленных на неподвижной (изолированной от воздействия штампа на ледяной покров) ферме 11.

Устройство позволяет расширить диапазон измерений прочностных и де1формативных характеристик ледяного 25 покрова и использовать его при толщине льда 1 м и более.

Формула изобретения

Устройство для определения прочностных и деформативных свойств материалов, включающее анкеры, штамп, упорную ферму, силовое приспособление с насосом, жестко связанное со штампом и контактирующее с упорной фермой, и измерительные приборы, отличающееся тем, что, с целью определения свойств ледяного покрова, устройство снабжено дополнительной фермой с гибкими тягами, а силовое приспособление выполнено в виде пневмокамеры, причем дополнительная ферма имеет пролет не менее 40 толщин льда, а гибкие тяги соединены с нагрузочным приспособлениеь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. Натурные исследования на реках Сибири. Новосибирск,

Наука, 1966, с.68-69, р.22.

2.Справочник по инженерной геологии. М., Недра,1968,с.492, р.125.