Устройство для испытания образцов горных пород на сжатие Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 C01N3/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД НА СЖАТИЕ

1

Изобретение относится горной промышленности и может быть использовано для определения физико-механических свойств горных пород.

По основному авт. св. № 599190 известно устройство для испытаний образцов горных пород на сжатие, содержащее опорные плиты с направляющей обоймой. При этом для создания заданного распределения нагрузки независимо от деформации образца оно снабжено пакетом игольчатых стержней, размещенных в направляющей обойме, и диафрагмой, установленной между пакетом игольчатых стержней и эластичной прокладкой, выполненной с переменной жесткостью 1 .

Недостаток такой конструкции устройства заключается в том, что касательные напряжения нагружаемой поверхности

I., образца, возникающие за счет сопротивления изгибу стержней, распределены неравномерно. В центре нагружаемой поверхности, где поперечные деформации образца близки к нулю, касательные напряжения отсутствуют. На периферийных участках торца образца, где поперечные деформации максимальны, касательные напряжения также имеют максимальные значения. Такая конструкция устройства не позволяет создавать равномерное распределение касате«1ьных напряжений, что влияет на точность определения прочностных показателей пород.

Целью изобретения является создание заданного равномерного распределения касательных напряжений на нагружаемой поверхности образца независимо от его деформации.

Цель достигается тем, что в устройстве,

10 для испытания образцов игольчатые стержни, образующие пакет, выполнены с переменными диаметрами, величина которых обратно пропорциональна корню квадратному из величины расстояния стержня до 15 оси образца.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на .фиг. 1.

Устройство состоит из опорных плит 1 и 2, направляющей обоймы 3, выполненной

20 в виде цилиндрического стакана с дном 4. Пакет 5 игольчатых стержней, заключенный частью своей длины в обойме 3, образует контактную поверхность 6 и нагрузочную поверхность 7. Контактная поверхность 6

соприкасается с образцом 8. Внутри обоймы 3 размещены диафрагма 9 и сменная эластичная прокладка 10.

Устройство работает следующим образом.

Нагрузка на образец 8 передается опорными плитами 1 и 2, дном 4 обоймы 3, сменной эластичной прокладкой 10, диафрагмой 9 через нагрузочную 7 и контактную 6 поверхности пакета 5 игольчатых стержней.

Если образец имеет торцы с неровностями, игольчатые стержни под действием нагрузки за счет деформаций сменной эластичной прокл адки 10 получают продольные перемещения - в направляющей обойме 3 и повторяют своей нагрузочной поверхностью 7 форму неровностей торцов образца.

При нагружении образец деформируется в поперечном направлении. Поэтому концы стержней, образующие нагрузочную поверхность 7, смещаются на величину поперечной деформации, а стержни изгибаются. Возникающие при этом на контактной поверхности 6 касательные сжимающие напряжения пропорциональны произведению квадрата диаметра стержня на величину поперечной деформации .образца, которая линейно зависит от расстояния стержня до оси образца. Если величины диаметров стержней обратно пропорциональны корню квадратному величин их расстояний до оси образца, то произведение квадратов диаметров стержней на величины расстояний до оси постоянны для всего пакета стержней. Тем самым обеспечивается равномерное распределение касательных напряжений по торцу образца. Величина касательных напряжений определяется длиной свободной части стержней и соотнощением упругих характеристик материалов образца и стержней. Изменяя эти параметры, можно задавать необходимый уровень касательных напряжений относительно величины нормальных нагружающих напряжений.

Формула изобретения

Устройство для испытания образцов горных пород на сжатие по авт. св. № 599190, отличающееся тем, что, с целью создания заданного равномерного распределения касательных напряжений на на. гружаемой поверхности образца независимо от его деформации, игольчатые стержни выполнены с переменными диаметрами, величина которых обратно пропорциональна корню квадратному из величины расстояния каждого стержня до оси образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 599190, кл. Е 21 С 39/00, 1973 (прототип).