Способ разрушения образцов горных пород и углей при импульсном растяжении и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

399 пускании импульсных токов по двум параллельным, последовательно соеди ненным .удаленным друг от друга проводникам, воздействующим через два плоских волновода на испытуемый образец 2 . Наиболее близким устройством для осуществления предлагаемого способа является устройство, включающее кор пус, образец, генератор импульсных токов, два ленточных гибких проводн ка, расположенные параллельно друг другу и электрически соединенные с генератором последовательно, два плоских волновода, установленных ме ду одним из проводников и образцом .испытуемого материала 2. Недостатками этого способа и уст ройства для его осуществления являю ся наличие двух дополнительных плос ких волноводов, предназначенных для преобразования импул«9сных усили .отталкивающих ленточные проводники друг от друга, в импульсные усилия, растягивающие образец, так как эти волноводы нарушают плоскостность фронта волны растяжения, а также наличие больших потерь энергии в ре зультате отражения волн напряжений в узлах крепления волноводов и ускорения их масс достигающих м.сЧЦель изобретения - уменьшение; потерь энергии. Указанная цель достигается тем, что согласно способу разрушения образцов горных пород и углей при импульсном растяжении, включающему пропускание импульсных токов по дву параллельным удаленным один от другого проводникам, оказывающим силовое воздействие на испытуемый образец, электрические токи в проводниках пропускают в одном направлении. Кроме того, в устройстве для раз рушения образцов горных пород и углей при импульсном растяжении, вклю чающем корпус с параллельными стенк ми, размещенный междучними и жестко прикрепленный к одной из них образец горной породы, два гибких лен точных проводника, расположенных параллельно один другому, один из которых жестко прикреплен к корпусу, и генератор импульсных токов, один из проводников жестко связан со свободным торцем образца, а другой, жестко прикрепленный к корпусу, установлен на стороне, противоположной образцу, при этом проводники электрически соединены с генератором параллельно. При этом образцы прикрепляют со- . осно к противоположным стенкам корпуса, а проводники .п|эикреплены. к свободным торцам образцов. . На поверхности образцов устанавливают датчики деформации, а образцы прикреплены к корпусу посредством динамометрических стержней волноводов. Для создания идентичных условий разрушения двух или нескольких образцов и сокращения времени испытаний путем одновременного разрушения двух или нескольких образцов одним импульсом электрического тока один или несколько ленточных гибких проводников жестко прикреплены к корпусу устройства, а .каждый из раррушаемых образцов укрепляется аналогичным образом. .Для регистрации деформации разруаемых (нагружаемых) образцов и величины импульсов растяжения сжатия а поверхности образцов установлены атчики деформаций, а каждый из образцов жестко соединен с, корпусом устройства через динамометрические стержни-волноводы. На фиг. 1-5 изображены возможные устройства для осуществления предлагаемого способа. На фиг. 1 изображено устройство для разрушения одного образца, где образец 1 разрушаемой горной породы или угля, подвергаемый импульсному растяжению, одним из торцов жестко прикреплен к ленточному гибкому проводнику 2, другим - к корпусу устройства 3, другой гибкий проводник k также жестко прикреплен к корпусу устройства 3 так, что между ленточными гибкими проводниками 2 и А образовывается зазор и, величина которого во много раз меньше ширины этих проводников. На фиг. 2 изображено устройство для одновременного разрушения двух образцов, где каждый из образцов горной породы 1, подвергаемых им-. пульсному растяжению, одним торцем жестко прикреплен к одному из ленточных гибких проводников 2 и , а другим - к корпусу 3 устройства. В этом случае зазор между ленточными гибкимй проводниками должен быть е два раза больше чем на фиг. 1. На фиг. 3 изображено устройство для одновременного разрушения двух или нескольких образцов, где все образцы I горной породы одним торцём жестко прикреплены к одному лен точному гибкому проводнику 2, а дру гим - к корпусу 3 устройства, а лен точный гибкий проводник i, как и на фиг. 1, жестко прикреплен к корпут су устройства. Длина ленточных гибких проводников в этом случае дошсна быть увеличена соответственно ко личеству разрушаемых образцов. На фиг. k изображено устройство для одновременного разрушения нескольких образцов, где каждый разрушаемый образец 1 горной породы од ним торцем жестко прикреплен к одно му из двухленточных гибких проводников 2 и в любом порядке в соответствии фиг. 1 и 2, а противоположным - к корпусу 3 устройства. В этом случае зазор Л между проводниками должен быть в два раза больше-, чем на фиг. 1, а длина ленточных гибких проводников соответственно должна быть увеличена. На фиг. 5 повторено устройство, показанное на (|)иг. 1,/с регистрацией деформаций разрушаемых образцо и величины импульсов растяжения или сжатия и с генератором импульсов тока. На поверхности разрушаемых образцов 1 укреплены датчики 5 деформаций Разрушаемые оВразцы.1 жес ко соединены с корпусом 3 устройства через динамометрические стержниволноводы 6. Ленточные гибкие прово ники 2 и J подключены к генератору импульсного тока, выполненного,, нрпример в виде накопительной конденсаторной батареи 7 высокого напряже ния с разрядником 8 (органом управления). Для регистрации деформаций разрушаемых образцов 1 при импульсном растяжении на их поверхности крепятся датчики 5 деформации, а каждый из образцов 1 жестко соедине с корпусом устройства 3 через динамометрические стержни- волноводы 6, На фиг. 5 изображено.соединение ленточных гибких проводников 2 и , Проводники могут быть подключены к генератору импульсного электрическо го тока и иначе, лишь бы по ним импульсные токи протекали в oднof4 направлении (например последовательное соединение проводников 2 и 4 через виток связи и т.д.). Устройство работает следующим образом. При срабатывании разрядника 8 накопительная конденсаторная батарея 7 разряжается на ленточные проводники . 2 и kf вызывая в них импульсные электрические токи, протекающие в одном направлении. Возникающие импульсы (пондеромоторные силы) согласно законам электродинамики притягивают ленточные гибкие проводники 2 и k друг к другу. Так как образцы 1 одними торцами жестко прикреплены к ленточным гибким проводникам 2 и Ц, а другими через длинные динамометрические стержни-волноводы 6 к неподвижному корпусу 3 уетановки, то разрушаемые образцы 1 горной породы или угля подвергаются импульсу напряжения прямого растяжения (без Преобразования волны сжатия в волну растяжения). Регистрация деформаций, возникающих в разрушаемых образцах 1, осуществляется датчиками 5 закрепленными на поверхности ббразцов 1, а величина импульса растяжения фиксируется с помощью динамометрических стержней-волноводов 6, Устройство возбуящает в разрушаемых образцах горных пород импульсы напря)кения прямого растяжения с плоским фронтом, что значительно упрощает определение их прочностных и деформационных свойств, а.одновременное разрушение ряДа образцов одним импульсом электрического тока создает идентичность условий разрушения образцов. Кроме того поскольку разрушение образцов происходит в результате прямого растяжения, то его длина може т бить значительно (в 3 раза) меньше, чем при испытании с использованием явления откола, поэтому . уменьшаются диссипативные потери и расход энергии на разрушение каждого образца, что снижает стоимость установки и ее габариты, а также трудозатраты на изготовление образцов. Возможность одновременного испытания нескольких образцов способствует сни жению трудозатрат экспериментов. Формула изобретения , 1.. Способ разрушения образцов го| ных пород и углей при импульсном растяжении, включающий пропускание импульсных токов по двум параллельны удаленным один от другого проводникам, оказывающим силовое воздействие на испытуемый образец, отличаю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии, электрические токи в проводниках пропускают в одном направлении. 2. Устройство для разрушения образцов горных пород и углей,при импульсном растяжении, включающее корпус с параллельными стенками, размещенный между Ними и жестко прикрепленный к одной из них образец горной породы, два гибких ленточных проводника , расположенных параллельно один другому, один из которых жестко прикреплен к корпусу, и генератор импульсных токов, отличающеежестко связан со свободным торцем образца, а другой, жестко прикреплен ный к корпусу, установлен на стороне, противополои ной образцу, при этом проводники электрически соедине ны с генератором параллельно. 9 68 3. Устройство по п, 2, о т л ичающееся тем, что, с целью создания идентичных условий разрушения двух образцов, образцы прикрепляют соосно к противоположным стенкам корпуса, а проводники прикреплены к свободным торцам образцов. . Устройство по пп. 2 и 3, о т личающееся тем, что, с целью регистрации деформации разрушаемых образцов и величины импульсов растяжения, на поверхности образцов устанавливают датчики деформаций, а образцы прикреплены к корпусу посредством динамометрических стержней волноводов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Финкель В.М. Головкин Ю.Н., Хмрихин В.М. и Слетков А.А. Особенности разрушения стержней продольными волнами напряжений. - Проблемы прочности. 1977, W 4, с. 79-83. 2.Головин Ю.Н., Бруснецов Ю.А. и Финкель В.М. Установка для получения волн напряжений с плоским фронтом. Заводская лаборатория, 197, № 8, с. 1031-1032 (прототипJ.

V/////

/Z

////

J

////I////////

////////л////

J //г. /

3W77////////

Фиг.г 33 //////У/////У ///k////// Х////////////////// 3 Фиг 3

///////////Z.---J

cH/ У/////)3 Фа г Л