Устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии Советский патент 1982 года по МПК G01N3/36 

1

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к устройствам для циклических испытаний материалов при объилном напряженном состоянии, и может быть ис-ц. пользовано для исследования деформаций горных пород при циклическом нагружении.

Известны устройства для циклических . испытаний материалов, содержащие гид- ропульсаторы с тягами, переаающимнпуль- Q сирующую нагрузку на образецТ11.

Недостатком данных устройств является то, что для создания синхронной циклической нагрузки на образец при объемном напряженном состоянии, когда одна ,j вз компонент тензора напртжений не двум другим, в этих устройствах необходимо подключение дополнительного гидропульсатора.

Наиболее близким к -предлагаемому по технической сущности является устройство для циклических испытаний образцов материалов при объетлном напряженном

состоянии, содержащее К амеру высокого давления для размещения испытуемого |Образца, установленные в не9 поршень и захваты образца и силовозбудитель, связанный с поршнем. Кроме того, с цепью синхронного изменения нагрузки и давления устройство содержит второй поршень,, а полость камеры выполнена ступенчатой, причем площади поршней различны С23.

К недостаткам известного устройства относится отсутствие возможности взменять соотношение между компонентакж, тензора вапряжещсй. Действительно, соотношение между осевыми в боковыми на- , груэкйШ здеоь опредёляется соотношением между площадями верхнего.и нюкн& го хюршней, которое является константой для данной камеры. Вместе с тем- для ряда задач мехашош деформируемого тела, в частности для механики горных пород, интерес представляют результаты исследовавйй при широкой вариации вшпения между компонентами тензора на- пряжений, что является отражением дей« ствительного гевзора напряжений в масси ве горных пород по мере перехода от кон тура вглубь массива. Поскольку в известном устройстве осевая нагрузка создается сжатием образца веркним и нижним поршнями,в камере может быть размещен только один образец (различная по датливость образцов, по крайней мере горных пород, не позволяет установить между поршнями сразу несколько образцо с гарантией обеспечения одинакового вида напряженного состояния. Это снижает производительность испытаний. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем изменения соотношения между ком понентами тензора напряжений. Ухсазанная цель достигается тем, что устройство для циклических испытаний образцов материалов снабжено размещенной в камере давления жесткой рамой и установленными на ней соосно поршню и заполняемыми регулируемым количеств. вом жидкости сипьфонами, с которыми соединены захваты образца. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит сильфоны 1 и 2 установленные соосно в жесткой раме 3, соединенные с сильфонами 1 и 2 захваты 4 и 5, в которых установлен обрайец 6 испытуемого материала, камеру 7 высокого давления, в которой размешены упомянутые элементы и поршень 8, кото рый посредством штока 9 соединен с силовозбудителем (не показан). Камера 7 давления посредством штока 10 соединена с силовозбудителем или неподвижной траверсой испытательной машины (не показана). В качестве силовозбудителя предпочтительно использовать гидропривод усталостной испытательной машины. Каждый W3 сильфонов 1 и 2 имеет приспособление 11 для заполнения сильфона регулируемым количеством жидкости. Устройство работает следующим образом. Силовозбудитель с помощью поршня 8 создает пульсирующее давление жидкост в камере 7. Это давление является бокобым давлением для образца 6. Давлен в камере 7 приводит к деформации сильфонов 1 и 2 вдоль оси образца 6 и созданию давления в жидкости, расположенной внутри сильфонов 1 и 2. Давление жидкости внутри сильфонов 1 и 2 отличается от давления жидкости в камере 6 азность давлений определяется величиной свободного от жидкости объема кажого из сильфонов. Величина нагрузки, необходимая для деформации сильфона, регулируется количеством жидкости, разещенной внутри сильфона. Поскольку дав ение внутри сильфона создает осевую нагрузку на образец 6, то изменение количества жидкости внутри сильфонов 1 и 2 является средством изменения соотношения между осевой и боковыми нагрузками образца 6. Это соотношение может изменяться в предлагаемом устройстве в широких пределах как путем изменения количества жидкости в сильфонах, так и путем подбора жесткости и размеров самих. сильфонов. Диапазон изменения осевой компоненты тензора напряжений лежит в пределах от нуля (при пустых жестких сильфонах) до величины боковых компонент тензора напряжений (при полностью заполненных жидкостью податливых сильфонах). Предлагаемое устройство позволяет в широких пределах варьировать соотношение между компонентами тензора напряжений. Данное обстоятельство позволяет эффективно использовать устройство для решешш широкого задач механики горных пород, где интерес представляет изменение одной из компонент тензора напряжений от нуля (для контура массива) до Напряженного состояния гидростатического сжатия (в глубине массива). Преимуществом является простота изменения характеристики устройства, не сопря жекная с конструктивными изменениями. Кроме того, повышается производительность испытаний за счет одновременного испытания нескольких образцов в однбй камере высокого давления. Для цикпичесн ких испытаний, связанных с большой длительностью эксперимента, одновременное испытание нескольких образцов в несколько раз повышает пропускную способность оборудования и, кроме того, обеспечивает даентичность условий испытаний серии образцов. Формула изобретения J Устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии, содержащее камеру высокого давления для размещения испытуемого образца, установленные в ней поршень и захваты образца и силовозбудитель, связанный с поршнем, отличающееся тем, что, с целью рао