RU2416080C2 - Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород - Google Patents
Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416080C2 RU2416080C2 RU2009108828/28A RU2009108828A RU2416080C2 RU 2416080 C2 RU2416080 C2 RU 2416080C2 RU 2009108828/28 A RU2009108828/28 A RU 2009108828/28A RU 2009108828 A RU2009108828 A RU 2009108828A RU 2416080 C2 RU2416080 C2 RU 2416080C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- platform
- elastic element
- rod
- movable support
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Casings For Electric Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к испытательной технике. Стенд содержит основание, установленную на нем неподвижную опору для образца, подвижную опору для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой и включающий падающий груз, платформу, установленную под подвижной опорой, упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, расположенный под платформой, и захваты одностороннего действия, смонтированные на подвижной опоре с обеспечением взаимодействия с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента. Упругий элемент выполнен в виде набора дугообразно изогнутых пластин, имеющих разный радиус кривизны, последовательно расположенных по мере уменьшения радиуса и контактирующих друг с другом или размещенных так, что между ними установлены прокладки заданной толщины. Технический результат: возможность исследования энергообмена при ступенчато изменяющихся диаграммах накопления и передачи энергии с широким изменением параметров диаграмм. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность.
Известен стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород (патент РФ №1469294, кл. G01N 3/00, 1989), содержащий основание, установленную на нем неподвижную опору для образца, подвижную опору для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой и включающий упругий элемент.
Недостаток стенда состоит в том, что на нем неосуществимы исследования энергообмена при ступенчато изменяющихся диаграммах накопления и передачи энергии с широким изменением параметров диаграмм.
Известен стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород (патент РФ №978004, кл. G01N 3/30, 1982), содержащий основание, установленную на нем неподвижную опору для образца, подвижную опору для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой и включающий падающий груз, и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости.
Недостаток стенда также состоит в том, что на нем неосуществимы исследования энергообмена при ступенчато изменяющихся диаграммах накопления и передачи энергии с широким изменением параметров диаграмм.
Известен стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород (патент РФ №1158891, кл. G01N 3/30, 1985), принимаемый за прототип. Стенд содержит основание, установленную на нем неподвижную опору для образца, подвижную опору для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой и включающий падающий груз, платформу, установленную под подвижной опорой, упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, расположенный под платформой, и захваты одностороннего действия, смонтированные на подвижной опоре с обеспечением взаимодействия с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента.
Недостаток стенда также состоит в том, что на нем неосуществимы исследования энергообмена при ступенчато изменяющихся диаграммах накопления и передачи энергии с широким изменением параметров диаграмм. Это ограничивает объем информации при экспериментальном исследовании энергообмена применительно к динамическим эффектам разрушения, особенно к горным ударам, землетрясениям.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем исследования энергообмена при ступенчато изменяющихся диаграммах накопления и передачи энергии с широким изменением параметров диаграмм.
Технический результат достигается тем, что стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород, содержит основание, установленную на нем неподвижную опору для образца, подвижную опору для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой и включающий падающий груз, платформу, установленную под подвижной опорой, упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, расположенный под платформой, и захваты одностороннего действия, смонтированные на подвижной опоре с обеспечением взаимодействия с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента, согласно изобретению упругий элемент выполнен в виде набора дугообразно изогнутых пластин, имеющих разный радиус кривизны, последовательно расположенных по мере уменьшения радиуса и контактирующих друг с другом или размещенных так, что между ними установлены прокладки заданной толщины.
Технический результат достигается также тем, что стенд имеет стержень, установленный на платформе, а в центральных частях пластин выполнены отверстия для размещения их на стержне и пластины установлены с возможностью поворота вокруг оси стержня.
Технический результат достигается также тем, что стенд имеет вторую платформу, установленную под первой платформой, второй стержень для фиксации пластин упругого элемента, расположенный соосно первому стержню на второй платформе, второй упругий элемент с пластинами, в центральных частях которых выполнены отверстия для размещения пластин второго упругого элемента на втором стержне, при этом пластины второго упругого элемента установлены с возможностью поворота вокруг оси второго стержня, расположены зеркально пластинам первого упругого элемента и с возможностью попарного взаимодействия концов подобных друг другу пластин.
Технический результат достигается также тем, что пластины упругих элементов имеют неодинаковую жесткость изгиба.
Технический результат достигается также тем, что стенд имеет дополнительный нагружающий механизм, связанный со второй платформой.
На фиг.1 представлена схема стенда, общий вид (а) и вид сверху на упругий элемент (б).
На фиг.2 представлены реализуемые на стенде силовые характеристики в координатах «деформация упругих элементов К - нагрузка Р» при расположении пластин в одной плоскости (а), при использовании прокладок (б), при расположении пластин в разных плоскостях (в).
Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород, содержит основание 1, установленную на нем неподвижную опору 2 для образца 3, подвижную опору 4 для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой 4 и включающий падающий груз 5, платформу 6, установленную под подвижной опорой 4, упругий элемент 7 с нелинейной характеристикой жесткости, расположенный под платформой 6, и захваты 8 одностороннего действия, смонтированные на подвижной опоре 4 с обеспечением взаимодействия с грузом 5 при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента 7.
Упругий элемент 7 выполнен в виде набора дугообразно изогнутых пластин, имеющих разный радиус кривизны, последовательно расположенных по мере уменьшения радиуса и контактирующих друг с другом или размещенных так, что между ними установлены прокладки 9 заданной толщины.
Стенд имеет стержень 10, установленный на платформе 6. В центральных частях пластин выполнены отверстия для размещения их на стержне 10 и пластины установлены с возможностью поворота вокруг оси стержня 10.
Стенд имеет вторую платформу 11, установленную под первой платформой 6, второй стержень 12 для фиксации пластин упругого элемента, расположенный соосно первому стержню 10 на второй платформе 11, второй упругий элемент 13 с пластинами, в центральных частях которых выполнены отверстия для размещения пластин второго упругого элемента 13 на втором стержне 12, при этом упругие элементы 7 и 13 расположены между платформами 6 и 11, пластины второго упругого элемента 13 установлены с возможностью поворота вокруг оси второго стержня 12, расположены зеркально пластинам первого упругого элемента 7 и с возможностью попарного взаимодействия концов подобных друг другу пластин.
Пластины упругих элементов 7, 13 имеют неодинаковую жесткость изгиба.
Стенд имеет дополнительный нагружающий механизм 14, связанный со второй платформой 11.
Конструкция дополнительного механизма нагружения определяется задачами испытаний. Так, для статических и длительно действующих нагрузок может применяться гидравлический пресс с исполнительным гидроцилиндром 14.
Стенд работает следующим образом.
В зависимости от задач исследований используют один или оба нагружающих механизма 5, 14. При использовании механизма 14 с его помощью перемещают платформу 11 с упругим элементом 13 в направлении платформы 6. Пластины упругих элементов 7, 13 попарно последовательно вступают в контакт, деформируются и создают нагрузку на образце 3. Силовая характеристика, по которой создается нагрузка и запасается энергия упругих деформаций нагружающей системой стенда, задается вариантами сборки пластин упругих элементов 7, 13 на соответствующих стержнях 10, 12. На фиг.2а силовая характеристика 0-2-4-6 соответствует варианту, при котором все пластины расположены в одной плоскости, например в плоскости чертежа на фиг.1а, и прокладки 9 не используются. При совместном деформировании упругих элементов 7, 13 первыми в контакт входит пара пластин с наименьшим радиусом кривизны. Диаграмма их совместного деформирования соответствует прямой линии 0-1. В точке 1 первая пара пластин входит в полный контакт со второй парой и начинается их совместное деформирование со ступенчатым изменением характеристики жесткости (угла наклона) диаграммы по линии 1-2. Совместное деформирование трех пластин идет по диаграмме 2-3. Если между пластинами установлены прокладки 9, то это увеличивает протяженность соответствующего участка диаграммы. Так, при установке прокладки 9 между первой и второй парами пластин, как показано на фиг.1а, продлевается действие диаграммы 0-1 (фиг.2б) на расстояние П, задаваемое толщиной прокладок. Если часть пластин повернута вокруг осей стержней 10 и 12 и в деформировании не участвует, то это меняет жесткость соответствующих участков диаграммы нагружения. Так, если повернута пара пластин с наименьшим радиусом и не участвует в деформировании, то диаграмма первого участка нагружения (фиг.2в) будет определяться второй парой пластин и соответствовать линии 0-1. Механизм 14 нагружает образец 3 в соответствии с выбранной диаграммой и доводит нагрузку до заданного уровня с последующей длительной выдержкой или разгрузкой или до разрушающей. В последнем случае произойдет процесс энергообмена с передачей запасенной упругой энергии Э (заштрихованные площади под диаграммами на фиг.2) нагружающей системы (стенда) на разрушающийся образец. Характер энергообмена определится степенью соответствия диаграммы энергоподвода и диаграммы запредельного деформирования образца. Передача энергии на образец идет по диаграммам 3-2-1-0 на фиг.2, т.е. в обратном направлении относительно диаграмм 0-1-2-3 энергонакопления. Применение дополнительного упругого элемента 13 уменьшает инерционность силовой системы стенда при перемене знака нагрузки и при сохранении нагрузки на заданном уровне при ползучести. Для энергообмена в динамическом режиме используют другой механизм, для чего сбрасывают груз 5. Груз 5 при падении деформирует упругие элементы и запасает энергию на стенде, а при обратном движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругих элементов захваты 8 вовлекают в движение подвижную опору 4. Происходит нагружение и разрушение образца 3 с передачей энергии по диаграмме, заданной, как описано выше. Для ударного разрушения образца, предварительно нагруженного до заданного усилия статической нагрузкой, используют оба механизма нагружения: сначала механизмом 14 создают статическую нагрузку и выдерживают при ползучести заданное время, и в выбранный момент сбрасывают груз 5, доводя образец до разрушения в динамическом режиме.
Стенд позволяет исследовать энергообмен в новых условиях - при ступенчато изменяющихся диаграммах накопления и передачи энергии с широким изменением параметров диаграмм. Это повышает объем информации при экспериментальном исследовании энергообмена применительно к динамическим эффектам разрушения, особенно к горным ударам, землетрясениям.
Claims (6)
1. Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород, содержащий основание, установленную на нем неподвижную опору для образца, подвижную опору для образца, нагружающий механизм, связанный с подвижной опорой и включающий падающий груз, платформу, установленную под подвижной опорой, упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, расположенный под платформой, и захваты одностороннего действия, смонтированные на подвижной опоре с обеспечением взаимодействия с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде набора дугообразно изогнутых пластин, имеющих разный радиус кривизны, последовательно расположенных по мере уменьшения радиуса и контактирующих друг с другом или размещенных так, что между ними установлены прокладки заданной толщины.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он имеет стержень, установленный на платформе, а в центральных частях пластин выполнены отверстия для размещения их на стержне и пластины установлены с возможностью поворота вокруг оси стержня.
3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он имеет вторую платформу, установленную под первой платформой, второй стержень для фиксации пластин упругого элемента, расположенный соосно первому стержню на второй платформе, второй упругий элемент с пластинами, в центральных частях которых выполнены отверстия для размещения пластин второго упругого элемента на втором стержне, при этом пластины второго упругого элемента установлены с возможностью поворота вокруг оси второго стержня, расположены зеркально пластинам первого упругого элемента и с возможностью попарного взаимодействия концов подобных друг другу пластин.
4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что между пластинами установлены прокладки задаваемой толщины.
5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что пластины упругих элементов имеют неодинаковую жесткость изгиба.
6. Стенд по п.3, отличающийся тем, что он имеет дополнительный нагружающий механизм, связанный со второй платформой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009108828/28A RU2416080C2 (ru) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009108828/28A RU2416080C2 (ru) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009108828A RU2009108828A (ru) | 2010-09-20 |
RU2416080C2 true RU2416080C2 (ru) | 2011-04-10 |
Family
ID=42938761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009108828/28A RU2416080C2 (ru) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2416080C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103471928A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 山东科技大学 | 深埋隧洞岩爆简易模拟试验系统 |
RU2510003C1 (ru) * | 2012-08-10 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород |
RU2523088C1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Стенд для исследования энергообмена при разрушении горных пород |
RU2544871C2 (ru) * | 2013-06-18 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук | Стенд для исследования процесса энергообмена в образцах горных пород |
-
2009
- 2009-03-10 RU RU2009108828/28A patent/RU2416080C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510003C1 (ru) * | 2012-08-10 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород |
RU2523088C1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Стенд для исследования энергообмена при разрушении горных пород |
RU2544871C2 (ru) * | 2013-06-18 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук | Стенд для исследования процесса энергообмена в образцах горных пород |
CN103471928A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 山东科技大学 | 深埋隧洞岩爆简易模拟试验系统 |
CN103471928B (zh) * | 2013-09-18 | 2015-09-02 | 山东科技大学 | 深埋隧洞岩爆简易模拟试验系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009108828A (ru) | 2010-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Haghpanah et al. | Multistable shape-reconfigurable architected materials | |
RU2416080C2 (ru) | Стенд для исследования энергообмена при деформировании и разрушении образцов, преимущественно горных пород | |
Wang et al. | Development of U-frame bending system for studying the vibration integrity of spent nuclear fuel | |
Sofla et al. | Shape morphing hinged truss structures | |
Zhou et al. | Pseudorigid-body models of compliant DNA origami mechanisms | |
Li et al. | A novel variable stiffness mechanism for dielectric elastomer actuators | |
Yang et al. | Hysteretic behaviors of cold-formed steel beam-columns with hollow rectangular section: Experimental and numerical simulations | |
Na et al. | Compact piezoelectric tripod manipulator based on a reverse bridge-type amplification mechanism | |
Van Greunen | Nonlinear geometric material and time dependent analysis of reinforced and prestressed concrete slabs and panels | |
Micheletti et al. | Superelastic tensegrities: matrix formulation and antagonistic actuation | |
Wehmeyer et al. | Post-buckling and dynamic response of angled struts in elastic lattices | |
Hassan et al. | On the difference of fatigue strengths from rotating bending, four-point bending, and cantilever bending tests | |
Huxman et al. | An Analytical Stress–Deflection Model for Fixed-Clamped Flexures Using a Pseudo-Rigid-Body Approach | |
Kunecký et al. | Mechanical performance of dovetail joint related to the global stiffness of timber roof structures | |
Xiao | Experimental methods for seismic simulation of structural columns: state-of-the-art review and introduction of new multiuse structural testing system | |
Hong et al. | Deflection determination of concrete structures considering nonlinearity based on long-gauge strain sensors | |
Bertetto et al. | A two degree of freedom gripper actuated by SMA with flexure hinges | |
Ma et al. | Kinetostatic modeling and characterization of compliant mechanisms containing flexible beams of variable effective length | |
Gray et al. | Full-scale testing of the cast steel yielding brace system | |
Guo et al. | Experimental study on transverse seismic behavior of long-span cable-stayed bridge with two inverted Y-shaped reinforced concrete towers | |
Denavit et al. | Cyclic evolution of damage and beam-column interaction strength of concrete-filled steel tube beam-columns | |
Yu et al. | Experimental Study on Static Performance of Deployable Bridge Based on Cable‐Strengthened Scissor Structures | |
Gurusamy et al. | Behaviour of concrete-encased steel Castellated beam: A review | |
Cai et al. | Experimental investigation on hysteretic behavior of thin-walled circular steel tubes under constant compression and biaxial bending | |
Ohtsuki et al. | Large deformation analysis of a square frame with rigid joints |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110311 |