RU2542639C2 - Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression - Google Patents

Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression Download PDF

Info

Publication number
RU2542639C2
RU2542639C2 RU2012148683/28A RU2012148683A RU2542639C2 RU 2542639 C2 RU2542639 C2 RU 2542639C2 RU 2012148683/28 A RU2012148683/28 A RU 2012148683/28A RU 2012148683 A RU2012148683 A RU 2012148683A RU 2542639 C2 RU2542639 C2 RU 2542639C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
testing
samples
power
load
uniaxial compression
Prior art date
Application number
RU2012148683/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012148683A (en
Inventor
Александр Сергеевич Закупин
Борис Винальевич Боровский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научная станция Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научная станция Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научная станция Российской академии наук в г. Бишкеке (НС РАН)
Priority to RU2012148683/28A priority Critical patent/RU2542639C2/en
Publication of RU2012148683A publication Critical patent/RU2012148683A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2542639C2 publication Critical patent/RU2542639C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: testing technology.
SUBSTANCE: invention relates to the testing technology and is designed for silent testing of samples of rocks for compression in vitro both in the creeping condition, and with the controlled rate of loading. The lever unit comprises the load frame, the upper and lower beams, the power rods, the forcemeter consisting of a membrane and an induction sensor of linear motion, which are integrated in a spinning plate to set the samples of materials. The load frame is equipped with the three arm system that is the power-transmitting node from the fluid reservoir in which fluid flows through the control system of fluid leakage rate on the sample.
EFFECT: creating the unit for long-term (creeping) and dynamic (controlled rate of increase in load) testing of rock samples, providing silent experiments on mechanical uniaxial compression.
3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для бесшумных испытаний образцов горных пород на сжатие в лабораторных условиях как в состоянии ползучести, так и с контролируемой скоростью нагружения.The invention relates to testing equipment and is intended for silent compression testing of rock samples in laboratory conditions both in a creep state and with a controlled loading rate.

Уровень техникиState of the art

В исследованиях образцов материалов в условиях одноосного сжатия с регистрацией акустоэмиссионного излучения возникают сложности с выполнением силовой части пресса таким образом, чтобы объем регистрируемых технологических акустических колебаний (не имеющих отношения к трещинообразованию образца) при изменении нагрузки был минимален.In studies of samples of materials under uniaxial compression with the registration of acoustic emission radiation, difficulties arise in performing the power part of the press in such a way that the volume of recorded technological acoustic vibrations (not related to crack formation of the sample) when the load changes is minimal.

Известна установка длительных испытаний образцов горных пород на сжатие УДИ [1], позволяющая развивать максимальное усилие 100 т. Постоянство задаваемой нагрузки обеспечивается упругой энергией пакета сжатых тарельчатых пружин. Образец (или камера высокого давления с образцом) устанавливается на столе, расположенном на передвижной траверсе. Усилие создается с помощью гидродомкрата и передается через винт на пакет тарельчатых пружин и далее через траверсу - на образец. Величина нагрузки контролируется с помощью постоянно установленного индикаторного устройства, измеряющего стрелу прогиба пакета пружин как в процессе нагружения, так и в процессе ползучести. После того как нагрузка достигла своего назначенного уровня, гайка на винте доводится до упора в траверсу. В этом случае домкрат отключается, и нагрузка замыкается колоннами между верхней и нижней траверсами. Максимальная величина стрелы прогиба пакета пружин составляет 100 мм. Существенным недостатком данной установки является падение уровня нагружающего усилия при испытаниях образцов с большой продольной деформацией, что происходит из-за частичной разгрузки пружины. В этом случае условия испытаний лишь частично можно считать близкими к состоянию ползучести. Других же условий нагружения установка не предусматривает. Также недостатком является и создание шума в металлических конструкциях при работе ручным домкратом и затяжке фиксирующей гайкой. Установки для динамических испытаний с задаваемыми параметрами по изменению силы или деформации [2] комплектуются сервоуправлемыми гидравлическими системами нагружения [3] и также создают дополнительный акустический шум и, частично, вибрации, что в экспериментах "бесшумных" является существенным недостатком. Наиболее близким аналогом (прототипом) все же можно считать пружинную установку для сжатия УДИ [1], так как она по сравнению с другими машинами обеспечивает минимальный уровень шума.A well-known installation of long-term testing of rock samples for compression UDI [1], which allows to develop a maximum force of 100 tons. The constancy of the specified load is provided by the elastic energy of the pack of compressed disk springs. A sample (or a high-pressure chamber with a sample) is mounted on a table located on a movable traverse. The force is created with the help of a hydraulic jack and is transmitted through a screw to a packet of Belleville springs and then through a crosshead to a sample. The magnitude of the load is monitored by means of a permanently installed indicator device that measures the arrow of deflection of the spring package both during loading and during creep. After the load has reached its designated level, the nut on the screw is brought to the stop in the yoke. In this case, the jack is disconnected, and the load is closed by columns between the upper and lower traverses. The maximum deflection of the spring pack is 100 mm. A significant drawback of this installation is the drop in the level of loading force when testing samples with large longitudinal deformation, which occurs due to partial unloading of the spring. In this case, the test conditions can only partially be considered close to the creep state. The installation does not provide for other loading conditions. Another drawback is the creation of noise in metal structures when working with a manual jack and tightening with a fixing nut. Installations for dynamic tests with preset parameters for changing the force or deformation [2] are equipped with servo-controlled hydraulic loading systems [3] and also create additional acoustic noise and, partly, vibration, which is a significant drawback in “silent” experiments. The closest analogue (prototype) can still be considered a spring unit for compressing UDI [1], since it, in comparison with other machines, provides a minimum noise level.

Цель изобретения - создание установки для длительных (ползучесть) и динамических (контролируемая скорость увеличения нагрузки) испытаний образцов горных пород, обеспечивающей бесшумные эксперименты на механическое одноосное сжатие.The purpose of the invention is the creation of an installation for long-term (creep) and dynamic (controlled rate of increase in load) tests of rock samples, providing silent experiments on mechanical uniaxial compression.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве силовой части установки используется рычажная система из трех рычагов, которая передает усилие от точечной массы (груза), приложенной к последнему рычагу (за счет сил гравитации) на первый рычаг (коэффициент передачи зависит от размеров рычагов). Использование трех рычагов вместо одного значительно увеличивает передаточное усилие, которое равно 30 тонн. Для изменения уровня нагрузки, передаваемой на образец, к концу третьего рычага присоединен груз, выполненный в виде резервуара для жидкости (воды), в который она поступает через систему контроля скорости натекания. Технический результат достигается тем, что, изменение нагрузки может происходить с любой скоростью и максимально бесшумно. Технический результат достигается тем, что при деформации образца и уменьшении рабочего пространства в направлении сжатия нижняя давильная пята подается вслед за образцом под действием гравитационной силы, давящей на рычажную систему. Это позволяет проводить эксперименты на образцах в состоянии ползучести, сохраняя усилие на образце с высокой точностью.This goal is achieved by the fact that the lever system of three levers is used as the power unit, which transfers the force from the point mass (load) applied to the last lever (due to gravitational forces) to the first lever (transmission coefficient depends on the size of the levers). The use of three levers instead of one significantly increases the transmission force, which is equal to 30 tons. To change the level of load transmitted to the sample, a load made in the form of a reservoir for liquid (water) is connected to the end of the third lever, into which it enters through the leakage rate control system. The technical result is achieved in that, the change in load can occur at any speed and as silently as possible. The technical result is achieved by the fact that when the sample is deformed and the working space is reduced in the compression direction, the lower pressure heel is fed after the sample under the action of gravitational force exerting pressure on the lever system. This allows experiments to be carried out on samples in a creep state, while maintaining the force on the sample with high accuracy.

На фиг. 1 изображен вид сбоку части рычажной установки для статических и динамических испытаний материалов в условиях одноосного сжатия, на фиг. 2 - вертикальный разрез части рычажной установки, где показано соединение рычага и силового штока, на фиг. 3 - фронтальная проекция установки.In FIG. 1 shows a side view of a part of a lever installation for static and dynamic testing of materials under uniaxial compression conditions, FIG. 2 is a vertical sectional view of a portion of a linkage assembly showing the connection of a lever and a power rod; FIG. 3 - frontal projection of the installation.

Рычажная установка для статических и динамических испытаний материалов в условиях одноосного сжатия содержит: силовую раму 14; установленную на силовой раме рычажную систему из трех рычагов 12, 18; узлы креплений рычагов 17; систему контроля скорости натекания жидкости 20 и груз 19 (см. фиг. 1); верхнюю 2 и нижнюю 9 траверсы, опорные стойки 1, а также 10 фиксирующих гаек для изменения рабочего объема рычажной установки; динамометр, состоящий из мембраны 4 и индукционного датчика линейных перемещений 5, которые встроены в давильную пяту на сферическом шарнире 6, 7; силовые штоки 8, 11 для передачи усилия от рычага на образец и ограничители хода 10 (согласно фиг. 2, 3).The lever installation for static and dynamic testing of materials under uniaxial compression conditions contains: a power frame 14; a lever system of three levers 12, 18 mounted on a power frame; nodes of the levers 17; a system for controlling the rate of leakage of liquid 20 and cargo 19 (see Fig. 1); upper 2 and lower 9 traverses, support posts 1, as well as 10 fixing nuts for changing the working volume of the lever installation; a dynamometer consisting of a membrane 4 and an induction linear displacement sensor 5, which are built into the pressure heel on a spherical joint 6, 7; power rods 8, 11 for transmitting force from the lever to the sample and stroke limiters 10 (according to Figs. 2, 3).

Установка работает следующим образом. Образец для испытаний 3 устанавливается между верхней траверсой 2 и давильной пятой 6. После настройки скорости подачи воды, проверки фильтра и т.д. в системе контроля скорости натекания жидкости 20 и включения подачи жидкость начинает поступать в резервуар 19, тем самым изменяя массу на конце последнего рычага 18. Опускаясь вниз, он передает усилие на рычаг 12, который поднимается вверх и давит на образец через силовые штоки 8 и 11. При этом ограничители хода 10 устанавливаются с зазором 1-2 мм для предотвращения удара после разрушения образца. Уровень сжимающей нагрузки передается с встроенного в давильную пяту 6, 7 динамометра, который работает по принципу измерения прогиба мембраны 4 датчиком линейного перемещения 5. Система имеет обратную связь, так что при незначительных деформациях образца 3 в осевом направлении силовой шток 8, 11 поднимается, и за ним следует рычаг 12, после чего начинают работать и остальные рычаги. Таким образом, нагрузка сохраняет текущее значение.Installation works as follows. Test specimen 3 is installed between the upper crosshead 2 and pressure heel 6. After setting the water supply speed, checking the filter, etc. in the system for controlling the rate of leakage of liquid 20 and turning on the supply, the liquid begins to flow into the reservoir 19, thereby changing the mass at the end of the last lever 18. Sinking down, it transfers force to the lever 12, which rises and presses the sample through the power rods 8 and 11 In this case, the stroke limiters 10 are installed with a gap of 1-2 mm to prevent impact after the destruction of the sample. The level of the compressive load is transmitted from the dynamometer built into the pressure heel 6, 7, which operates on the principle of measuring the deflection of the membrane 4 by the linear displacement sensor 5. The system has a feedback, so that with small deformations of the sample 3 in the axial direction, the power rod 8, 11 rises, and followed by a lever 12, after which the remaining levers begin to work. Thus, the load retains the current value.

Источники литературыSources of literature

1. А.Н. Ставрогин, Б.Г. Тарасов. Экспериментальная физика и механика горных пород. СПб.: Наука. 2001. 343 с., (прототип).1. A.N. Stavrogin, B.G. Tarasov. Experimental physics and rock mechanics. SPb .: Science. 2001.343 s., (Prototype).

2. Авторское свидетельство СССР №911208, кл. G01N 3/08, 1982.2. Copyright certificate of the USSR No. 911208, cl. G01N 3/08, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР №1651144, кл. G01N 3/10, 1991.3. Copyright certificate of the USSR No. 1651144, cl. G01N 3/10, 1991.

Claims (1)

Рычажная установка для статических и динамических испытаний материалов в условиях одноосного сжатия, содержащая силовую раму, верхнюю и нижнюю траверсы, силовые штоки, динамометр, состоящий из мембраны и индукционного датчика линейных перемещений, которые встроены в давильную пяту для установки образцов материалов, и отличающаяся тем, что силовая рама оснащена системой трех рычагов, являющихся силопередающим узлом от резервуара для жидкости, в который жидкость поступает через систему контроля скорости натекания жидкости, на образец. A lever installation for static and dynamic tests of materials under uniaxial compression, containing a power frame, upper and lower traverses, power rods, a dynamometer consisting of a membrane and an induction linear displacement sensor that are built into the pressure heel for installing material samples, and characterized in that that the power frame is equipped with a system of three levers, which are a power transmitting unit from the fluid reservoir, into which the fluid enters through the fluid leakage control system to the sample.
RU2012148683/28A 2012-11-15 2012-11-15 Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression RU2542639C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012148683/28A RU2542639C2 (en) 2012-11-15 2012-11-15 Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012148683/28A RU2542639C2 (en) 2012-11-15 2012-11-15 Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012148683A RU2012148683A (en) 2014-05-20
RU2542639C2 true RU2542639C2 (en) 2015-02-20

Family

ID=50695645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012148683/28A RU2542639C2 (en) 2012-11-15 2012-11-15 Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542639C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109580354A (en) * 2018-12-29 2019-04-05 上海工程技术大学 A kind of acoustic emission signal acquisition analysis system of textile material
CN113447365B (en) * 2021-07-06 2023-03-21 安徽理工大学 Waveform loading type coal body creep impact disturbance loading device and test method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU122924A1 (en) * 1958-07-03 1958-11-30 Б.М. Рахман Method for determining fatigue resistance of materials and apparatus for carrying out the method
SU364866A1 (en) * 1971-01-05 1972-12-28 Государственный всесоюзный научно исследовательский институт строительных материалов , конструкций INSTALLATION FOR RESEARCH OF A SAMPLE OF CONCRETE UNDER UNIFORM COMPRESSION WITH BENDING
RU2040785C1 (en) * 1990-11-29 1995-07-25 Владимир Васильевич Коломоец Installation for creation of single-axis deformations of solids and for examination of their physical properties
EP2078948B1 (en) * 2008-10-25 2009-12-30 Vysoke uceni technicke v Brne Fakulta stavebni Ustav pozemniho stavitelstvi Material deformation testing stand for the long-term monitoring of deformation characteristics under constant pressure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU122924A1 (en) * 1958-07-03 1958-11-30 Б.М. Рахман Method for determining fatigue resistance of materials and apparatus for carrying out the method
SU364866A1 (en) * 1971-01-05 1972-12-28 Государственный всесоюзный научно исследовательский институт строительных материалов , конструкций INSTALLATION FOR RESEARCH OF A SAMPLE OF CONCRETE UNDER UNIFORM COMPRESSION WITH BENDING
RU2040785C1 (en) * 1990-11-29 1995-07-25 Владимир Васильевич Коломоец Installation for creation of single-axis deformations of solids and for examination of their physical properties
EP2078948B1 (en) * 2008-10-25 2009-12-30 Vysoke uceni technicke v Brne Fakulta stavebni Ustav pozemniho stavitelstvi Material deformation testing stand for the long-term monitoring of deformation characteristics under constant pressure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012148683A (en) 2014-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3773005B2 (en) Plane strain compression test equipment
JPH10206303A (en) Triaxial testing device and its method
AU2020101815A4 (en) An experimental instrument for rock mass tension and compression synergy
KR101670023B1 (en) Concrete creep test method
KR101403030B1 (en) High frequency fatigue testing apparatus
CN108007763A (en) A kind of lateral Biaxial stress experimental rig and method
CN102607946A (en) Device for large-scale true tri-axial test of original grading rockfill body and use method of method
JP2006275607A (en) Machine for testing impact compression
KR20130007808A (en) Wholesomeness test equipment for enclosed type spring hanger
CN105910919B (en) A kind of high temperature axial compression test device and test method
JP2008190945A (en) Compression test apparatus
CN103471942A (en) Uniaxial impact ground pressure simulation test system and application method of impact ground pressure uniaxial simulation test system
RU2542639C2 (en) Lever unit for static and dynamic testing of materials under conditions of uniaxial compression
JP2007211503A (en) Seismic response control apparatus of building and building structure
CN102879266A (en) Method for testing uniaxial compression elasticity modulus of inorganic binder stabilizing material
CN203881614U (en) All-in-one machine for geo-technical tension-compression strength test
CN105738021A (en) Linear steering engine loading device
JP2004340920A (en) Mechanical characteristic test apparatus
CN104568621B (en) A kind of " O " type rebound rate of sealing ring devices and methods therefor
KR20120013671A (en) Air actuator for the spring preload adjustment and spring force measurement
CN106950348B (en) Hydraulic consolidation device and method for geotechnical centrifugal model test
KR101238584B1 (en) On-Line Evaluation Technique of the Spring Support
CN204286962U (en) A kind of " O " RunddichtringO rebound rate device
JP2001091381A (en) Method for testing consolidation of ground material and its device
KR102259731B1 (en) Apparatus for testing seismic isolation devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161116