RU2555529C2 - Method of compressibility test of porous material environment and device for its implementation - Google Patents
Method of compressibility test of porous material environment and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555529C2 RU2555529C2 RU2013145148/28A RU2013145148A RU2555529C2 RU 2555529 C2 RU2555529 C2 RU 2555529C2 RU 2013145148/28 A RU2013145148/28 A RU 2013145148/28A RU 2013145148 A RU2013145148 A RU 2013145148A RU 2555529 C2 RU2555529 C2 RU 2555529C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- medium
- stamp
- environment
- deformation
- sample
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» жесткого плоского тела с пористой материальной средой и предназначено для определения ее параметров деформируемости и прочности.The invention relates to the field of “Physics of Material Contact Interaction” of a rigid flat body with a porous material medium and is intended to determine its deformability and strength parameters.
Известен динамометрический способ С.С. Вялова определения длительной прочности мерзлой материальной среды в условиях свободного бокового расширения и при его невозможности - в одометрах, заключающийся в том, что к образцу среды через штамп прикладывают одноразовую нагрузку, несколько меньшую временного сопротивления сжатию, замеряют деформацию λ01 пружины или стандартного динамометра, установленных между образцом среды и штампом, и начальную деформацию λ02 образца среды, выдерживают во времени t сжатый образец среды в процессе релаксации в нем напряжений при расжатии пружины динамометра и уменьшении деформации образца, измеряют увеличивающуюся деформацию испытываемого образца среды до ее конечного стабилизированного значения, определяют сопротивление сжатию σдм≈Pκ/F, где Pκ - длительная прочность испытываемой среды, F - площадь контакта штампа с образцом и осадки Si среды в мерзлом и оттаивающем состоянии, а также модуль Eупр упругости мерзлой среды [1].Known dynamometric method S.S. Vyalov’s determination of the long-term strength of a frozen material medium under conditions of free lateral expansion and, if it is not possible, in odometers, namely, that a one-time load is applied to the sample of the medium through a stamp, slightly less than the temporary compressive strength, the deformation λ 01 of a spring or a standard dynamometer installed between the sample medium and the die, and the initial deformation λ of the sample 02 environment, kept in a compressed sample time t of the medium during the relaxation of stresses in it when decompressed pruzhi s dynamometer and decrease deformation of the sample is measured by the increasing deformation of the test sample medium to its final stabilized value, determine compressive strength σ dm ≈P κ / F, where P κ - long-term strength test medium, F - stamp contact area with the sample and precipitation S i medium in a frozen state and thawed, as well as elasticity modulus E Ex frozen medium [1].
Динамометрический способ испытания образца материальной среды на сжимаемость при релаксации в нем напряжений позволяет получать только модуль упругости прочных и мерзлых сред. Он не позволяет определять модуль общей деформации мерзлой и обычной менее прочной пористой, сильно сжимаемой среды в образцах и по глубине испытываемого материального массива, когда требуется создание нескольких ступеней нагружения штампа при фиксации стабилизированного напряженно-деформированного состояния образца под начально заданной нагрузкой.A dynamometric method for testing a sample of a material medium for compressibility during stress relaxation in it allows one to obtain only the elastic modulus of strong and frozen media. It does not allow one to determine the general deformation modulus of a frozen and ordinary less durable porous, highly compressible medium in the samples and by the depth of the material array being tested, when it is necessary to create several stages of stamp loading while fixing the stabilized stress-strain state of the sample under an initially specified load.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ испытания пористой материальной среды статическими нагрузками, заключающийся в том, что нагружают подготовленную поверхность испытываемой среды через жесткий плоский штамп ступенчато возрастающими статическими нагрузками, соответствующими ступеням давления Pi, до момента потери несущей способности среды и устойчивости на ней штампа, при этом каждую ступень нагружения среды статической нагрузкой выдерживают во времени до момента условно принимаемой стабилизации осадки Si среды, по результатам испытания строят график Si=ƒ(pi) и определяют по данным графика параметры прочности и деформируемости испытываемой среды [2].The closest in technical essence to the proposed is a method of testing a porous material medium with static loads, which consists in loading the prepared surface of the test medium through a rigid flat stamp with stepwise increasing static loads corresponding to pressure steps P i until the medium has lost its carrying capacity and stability stamp, while each stage of loading the medium with a static load is maintained in time until a conditionally accepted stabilizer tion precipitation medium S i, the results of trials plotted S i = ƒ (p i) and is determined according to the schedule parameters of strength and deformability of the test medium [2].
Существенным недостатком известного способа испытания пористой материальной среды является большая длительность и стоимость его проведения, связанные со значительным временем ожидания стабилизации осадок среды под нагрузкой при принятых условиях их фиксации и при условно принятой стабилизации осадки среды по времени на каждой ступени испытания.A significant disadvantage of the known method of testing a porous material medium is the long duration and cost of carrying it out, associated with a significant waiting time for stabilization of the sediment under load under the conditions of their fixation and conditionally accepted stabilization of the precipitation of the medium in time at each test stage.
Технический результат по релаксометрическому способу испытания на сжимаемость пористой материальной среды, заключающемуся в том, что подготовленную поверхность материальной среды жестким плоским перфорированным штампом нагружают ступенчато возрастающей стабилизированной во времени t статической нагрузкой до момента потери несущей способности среды и устойчивости на ней штампа, во времени контролируют параметры давления pi и соответствующие им деформации Si среды на каждой возрастающей ступени нагружения, строят график испытания среды в ее условно стабилизированных на каждой ступени нагружения состояниях pi=ƒ(Si), по данным графика определяют параметры прочности и деформируемости среды, достигается тем, что на начальной и каждой последующей возрастающей ступени нагружения среды штампом задают ступенчато возрастающую деформацию среды через упругий динамометрический элемент, каждую возрастающую ступень деформации среды поддерживают постоянной во времени до ее условной стабилизации при релаксации в ней напряжений и стабилизации давления pi под штампом, при этом перед заданием последующих ступеней деформации среды упругий динамометрический элемент фиксируют от деформации стопорным винтом нагрузочного устройства.The technical result according to the relaxometric method of compressibility testing of a porous material medium, namely, that the prepared surface of the material medium is loaded with a rigid flat perforated stamp in a stepwise increasing static load stabilized in time t until the medium is lost and the stamp is stable on it, the parameters are controlled in time pressure p i and the corresponding deformations S i of the medium at each increasing stage of loading, build a test schedule with are rare in its conditionally stabilized at each loading stage p i = ƒ (S i ), according to the graph, the parameters of the medium strength and deformability are determined, it is achieved by the fact that at the initial and each subsequent increasing stage of medium loading with a stamp, a stepwise increasing medium deformation through elastic the dynamometer element, each increasing stage of deformation of the medium is maintained constant in time until it is conditionally stabilized during stress relaxation in it and pressure p i stabilizes under the stamp, while Before defining subsequent stages of medium deformation, the elastic dynamometer element is fixed from deformation by the locking screw of the load device.
Предлагаемый релаксометрический способ испытания на сжимаемость пористой материальной среды в десятки раз ускоряет проведение штампоопытов.The proposed relaxometric method for compressibility testing of a porous material medium accelerates stamp tests tenfold.
Известно устройство для испытания на сжимаемость и прочность материальной среды, которое содержит корпус с днищем, рабочую камеру для компрессионных испытаний среды, рабочее кольцо, верхний и нижний перфорированные штампы, измеритель деформаций среды в рабочей камере, нагрузочное приспособление в виде пружины сжатия, связанное через жесткую рамку с перекладинами и через толкатель в виде загрузочного болта с шариковой опорой с верхним штампом, причем пружина сжатия установлена между днищем корпуса и нижней перекладиной рамки [3].A device for testing the compressibility and strength of a material medium, which contains a housing with a bottom, a working chamber for compression testing of the medium, a working ring, upper and lower perforated dies, a meter of deformation of the medium in the working chamber, a load device in the form of a compression spring, connected through a rigid a frame with rungs and through a pusher in the form of a loading bolt with a ball bearing with an upper stamp, and a compression spring is installed between the bottom of the housing and the lower rung of the frame [3].
Известная конструкция компрессионного прибора не позволяет создавать на один и тот же образец материальной среды возрастающие ступени деформации без приспособления для торможения деформаций пружины сжатия и без его перезагрузки.The known design of the compression device does not allow the creation of the same sample of the material medium, increasing stages of deformation without a device for braking the deformation of the compression spring and without rebooting.
Технический результат по устройству для испытания на сжимаемость пористой материальной среды, состоящему из корпуса с рабочей камерой, неподвижно установленного на дне камеры нижнего жесткого плоского перфорированного штампа, рабочего кольца с образцом материальной среды, установленного в верхней части рабочего кольца на образце среды верхнего подвижного жесткого плоского перфорированного штампа, нагрузочного устройства, достигается тем, что нагрузочное устройство состоит из жесткой рамки с верхней и нижней перекладинами и двух направляющих стоек, подвижно установленных в вертикальных направляющих втулках корпуса, толкателя, жестко связанного с верхней перекладиной рамки и упирающегося через шарик в упор верхнего штампа, упругого динамометрического элемента, установленного между корпусом и нижней перекладиной рамки и упирающегося через стакан и опорный подшипник в винтовой упор нижней перекладины рамки, причем подвижной штамп выполнен с фиксатором его перемещений и сжатия материальной среды, фиксатор штампа выполнен в виде стопорного винта перемещения толкателя подвижного штампа.The technical result of a device for compressibility testing of a porous material medium, consisting of a housing with a working chamber, fixedly mounted on the bottom of the chamber of the lower rigid flat perforated stamp, a working ring with a sample of the material medium installed in the upper part of the working ring on a medium sample of the upper movable rigid flat perforated stamp, load device, is achieved by the fact that the load device consists of a rigid frame with upper and lower rungs and two on leveling racks, movably mounted in the vertical guide bushings of the housing, a pusher rigidly connected to the upper crossbeam of the frame and abutting through the ball against the stop of the upper stamp, an elastic dynamometer installed between the housing and the lower crossbeam of the frame and resting through the glass and the thrust bearing in the screw stop of the lower the crossbar of the frame, and the movable stamp is made with a lock of its movements and compression of the material medium, the clamp of the stamp is made in the form of a stop screw ator movable die.
Изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 представлен общий вид компрессиометра с образцом материальной среды, на фиг. 2 - графики ei=ƒ(pi, ti) компрессионного испытания среды в режиме заданных деформаций и релаксирующей нагрузки, совмещенные с графиком ei=ƒ(pi) тарирования компрессиометра.The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows a general view of a compressiometer with a sample of the material medium; FIG. 2 - graphs e i = ƒ (p i , t i ) of the compression test of the medium in the mode of specified deformations and relaxing load, combined with the graph e i = ƒ (p i ) of calibration of the compressiometer.
Компрессиометр состоит (фиг. 1) из корпуса 1 с цилиндрической рабочей камерой 2, установленного в ней на дне нижнего жесткого плоского перфорированного штампа 3 и рабочего кольца 4 с образцом 5 материальной среды, установленным в рабочем кольце на образце верхнего перфорированного жесткого плоского штампа 6 с упором 7, нагрузочного устройства 8, состоящего из жесткой рамки 9 с верхней и нижней перекладинами 10, 11 и двумя направляющими стойками 12, подвижно установленными в вертикальных направляющих втулках 13 корпуса 1, толкателя 14, жестко связанного с верхней перекладиной 10 рамки 9 и упирающегося через шарик 15 в упор 7 верхнего штампа 6, упругий динамометрический элемент в виде пружины 16 сжатия, установленной между корпусом 1 и нижней перекладиной 11 рамки 9 и упирающейся через стакан 17 и опорный подшипник 18 в винтовой упор 19 нижней перекладины 11 рамки 9. Корпус 1 снабжен деформометром 20 относительного перемещения рамки 9 для замера осадок образца 5 среды под верхним штампом 6 и деформометром 21 контроля величины сжатия пружины 16 и соответствующего ей давления в образце 5 среды. Перекладина 10 снабжена крюком 22, а корпус 1 со стороны верхнего штампа 6 до упора свинчен по резьбе со стаканом 23, жестко связанным с направляющей втулкой 24 упора 7 верхнего штампа 6 и выполненным с фиксатором перемещения верхнего штампа 6 в виде резьбового стопорного винта 25 на втулке 24.The compressiometer consists (Fig. 1) of a housing 1 with a
Перед проведением испытания образца 5 среды на сжатие производят тарирование нагрузочного устройства 8 компрессиометра с получением зависимости давления pi под верхним перфорированным штампом 6 от величины поджатия li пружины 16 (фиг. 2):
где Р - усилие сжатия пружины 16, F - площадь верхнего штампа 6, К - коэффициент жесткости пружины сжатия 16.where P is the compression force of the spring 16, F is the area of the upper stamp 6, K is the stiffness coefficient of the compression spring 16.
Компрессиометр работает следующим образом.The compressiometer works as follows.
В непосредственной близости от места отбора цилиндрический образец 5 среды помещают в рабочее кольцо 4 и вместе с ним в рабочую камеру 2 на нижний штамп 3. На образец 5 среды сверху накладывают штамп 6 и монтируют фиксатор перемещения упора 7 штампа 6 в виде резьбового стопорного винта 25 на втулке 24 резьбового стакана 23, навинчиваемого на резьбу корпуса 1 прибора (фиг. 1). Устанавливают нагрузочное устройство 8 и деформометры 20 и 21. Далее вращением винтового упора 19 производят поджатие пружины 16 на первую заданную величину l1, соответствующую i=1 ступени начального давления p′1 (фиг. 2) и регистрируемую деформометром 21, при этом одновременно нагрузку поджатия пружины 15 через рамку 9 и толкатель 14 передают на штамп 6, который деформирует образец 5 среды начальным давлением p′1 до величины р1 релаксации напряжений в среде и до момента стабилизации осадки среды под верхним штампом 6 до величины h1, которую регистрируют деформометром 20 в момент стабилизации деформации l′1 пружины 16, фиксируемой деформометром 21. Стопорным винтом 25 фиксируют перемещение упора 7 со штампом 6 и задают следующую ступень начального давления p2 штампа 6 на среду путем поджатая пружины 16 на величину l2, освобождают от фиксации упор 7 и деформируют образец 5 среды штампом 6 до момента падения начального давления p′2 до величины p2 стабилизации осадки h2 среды, которую регистрируют деформометром 20 при установившихся показаниях l2 деформометра 21. Цикл испытания повторяют путем последующего увеличения давления на образец 5 среды или путем его разгрузки, при этом величина каждой начальной ступени давления p′1 и соответствующую величину поджатая пружины 16 задают исходя из расчетной зависимости:In the immediate vicinity of the sampling point, a
где pi - ожидаемая ступень установления под штампом 6 давления; Z - жесткость пружины 16; Ei - нормативное значение модуля деформации исследуемого грунта; Ф=(1-ν2)b - коэффициент, зависящий от коэффициента ν Пуассона среды, коэффициента ω формы и жесткости штампа 6 диаметром b0. where p i is the expected stage of establishment under pressure stamp 6; Z is the stiffness of the spring 16; E i - the standard value of the deformation modulus of the investigated soil; Ф = (1-ν 2 ) b is a coefficient depending on the Poisson coefficient ν of the medium, the coefficient ω of the form and the stiffness of the die 6 with a diameter of b 0 .
По результатам испытаний и по стандартной методике определяют начальный e0 и текущий ei коэффициенты пористости грунта:Based on the test results and the standard method, the initial e 0 and current e i soil porosity factors are determined:
строят графики компрессионных кривых уплотнения и разуплотнения (фиг.2) и определяют требуемые механические характеристики среды.build graphs of compression curves of compaction and decompression (figure 2) and determine the required mechanical characteristics of the medium.
Компрессиометр имеет простую конструкцию, прошел успешные экспериментальные испытания. Прибор имеет широкую область применения при испытаниях грунтов и других материалов на сжимаемость. Например, можно испытывать как слабые, так и мерзлые грунты, при этом производится только смена упругого динамометрического элемента на элемент с большей жесткостью. Малые габариты прибора позволяют размещать его в морозильных камерах обычных холодильников при испытании мерзлых и оттаивающих образцов среды. Компрессионные испытания среды могут производится при любом положении прибора, что позволяет их вести в процессе транспортировки образцов среды.The compressiometer has a simple design, has passed successful experimental tests. The device has a wide range of applications when testing soils and other materials for compressibility. For example, you can test both soft and frozen soils, and only the elastic dynamometer element is replaced with an element with greater rigidity. The small dimensions of the device allow it to be placed in the freezers of conventional refrigerators when testing frozen and thawing samples of the medium. Compression tests of the medium can be performed at any position of the device, which allows them to be carried out during the transportation of samples of the medium.
Источники информацииInformation sources
1. Цитович Н.А. Механика мерзлых грунтов. - М.: Высшая школа, 1973. - С. 128-130. (аналог).1. Tsitovich N.A. Mechanics of frozen soils. - M.: Higher School, 1973. - S. 128-130. (analogue).
2. ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения прочности и деформируемости. - М.: МИТКС, Госстрой России, 1999 (прототип).2. GOST 20276-99. Soils. Field methods for determining strength and deformability. - M .: MITKS, Gosstroy of Russia, 1999 (prototype).
3. Месчян С.Р. Механические свойства грунтов и лабораторные методы из определения. - М.: Недра, 1974 г. - С. 20-22.3. Meschyan S.R. Mechanical properties of soils and laboratory methods from the definition. - M .: Nedra, 1974 - S. 20-22.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013145148/28A RU2555529C2 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Method of compressibility test of porous material environment and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013145148/28A RU2555529C2 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Method of compressibility test of porous material environment and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013145148A RU2013145148A (en) | 2015-04-20 |
RU2555529C2 true RU2555529C2 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=53282621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013145148/28A RU2555529C2 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Method of compressibility test of porous material environment and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2555529C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595879C1 (en) * | 2015-09-29 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Method for determining optimal parameters of pressing pressure and moulding powder moisture for producing ceramic wall materials |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1157158A1 (en) * | 1983-03-28 | 1985-05-23 | Всесоюзный Ордена Ленина Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Apparatus for compression testing of ground |
US6912903B2 (en) * | 1996-02-01 | 2005-07-05 | Bbnt Solutions Llc | Soil compaction measurement |
RU2419706C2 (en) * | 2008-03-17 | 2011-05-27 | Евгений Николаевич Хрусталёв | Method to test soils for compressibility with static loads and device for its realisation |
-
2013
- 2013-10-08 RU RU2013145148/28A patent/RU2555529C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1157158A1 (en) * | 1983-03-28 | 1985-05-23 | Всесоюзный Ордена Ленина Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Apparatus for compression testing of ground |
US6912903B2 (en) * | 1996-02-01 | 2005-07-05 | Bbnt Solutions Llc | Soil compaction measurement |
RU2419706C2 (en) * | 2008-03-17 | 2011-05-27 | Евгений Николаевич Хрусталёв | Method to test soils for compressibility with static loads and device for its realisation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595879C1 (en) * | 2015-09-29 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Method for determining optimal parameters of pressing pressure and moulding powder moisture for producing ceramic wall materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013145148A (en) | 2015-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ramamurty et al. | Nanoindentation for probing the mechanical behavior of molecular crystals–a review of the technique and how to use it | |
US9599581B2 (en) | Nuclear magnetic resonance gas isotherm technique to evaluate reservoir rock wettability | |
Ferrari et al. | Advances in the testing of the hydro-mechanical behaviour of shales | |
Viktorov et al. | Micro-and nano-indentation approach to strength and deformation characteristics of minerals | |
Lu et al. | Estimation of surface equi-biaxial residual stress by using instrumented sharp indentation | |
Wichtmann et al. | Influence of a cyclic and dynamic loading history on dynamic properties of dry sand, part II: cyclic axial preloading | |
CN111094932A (en) | Determining rock properties | |
RU2555529C2 (en) | Method of compressibility test of porous material environment and device for its implementation | |
Hou et al. | Defining the limits to long-term nano-indentation creep measurement of viscoelastic materials | |
RU2483214C1 (en) | Method for determining specific surface energy of destruction of solid bodies | |
Chandel et al. | Determination of failure envelope for faceted snow through numerical simulations | |
McManus et al. | Dilation-induced pore fluid cavitation in sands | |
US6578431B2 (en) | Method and apparatus for determining bulk material properties of elastomeric materials | |
Chandrashekar et al. | Length scale effects in epoxy: The dependence of elastic moduli measurements on spherical indenter tip radius | |
RU2357224C1 (en) | Method of testing for relaxation under bending strain | |
RU2419706C2 (en) | Method to test soils for compressibility with static loads and device for its realisation | |
Koprowski-Theiß et al. | Compressible rubber materials: experiments and simulations | |
Guo | Coupled effects of capillary suction and fabric on the strength of moist granular materials | |
RU2619383C2 (en) | Determination method of soil strength characteristics in stress relaxation mode | |
Shim et al. | A critical examination of the Berkovich vs. conical indentation based on 3D finite element calculation | |
RU2569915C1 (en) | Determination of soil density at compression tests | |
RU2796962C1 (en) | Method for laboratory determination of soil deformation characteristics | |
RU2559043C1 (en) | Method for determining limit state of material medium under different conditions of its loading | |
Gray et al. | The determination of anisotropic and nonlinear properties of rock through triaxial and hydrostatic testing | |
Regodic et al. | Development of omega deformeter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151009 |