SU1425516A1 - Установка дл испытани образцов грунта на трехосное сжатие - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к установкам дл  испытаний на прочность при трехосном сжатии. Цель изобретени  - повышение точности испытаний. На силовой раме 1 установлены рабоч;)  камера 2 дл  образца 3, узел 6 осевого кинематического нагружени , узел 7 осевого статического нагружени , узел бокового нагружени , выполненный в виде стабилизатора давлени , сообщенного с рабочей камерой 2. Устройства

Description

1C

ел

СЛ

Од

I дл  измерени  продольной и попереч- j ной деформаций образца 3 выполнены в I виде тензометров 32 и 33 соответственно , устройство дл  измерени  осе- , вого усили  - в виде тензодатчиков 29, устройство дл  измерени  давлени  - в виде тензоманометра ЗА. При включении установки происходит трехосное нагружение образца 3 с помощью I узла 6 кинематического осевого нагружени , узла 7 осевого статического нагружени  и стабилизатора давлени , создающего боковое нагружение. Измерение продольной и поперечной деформаций образца 3 осуществл етс  тензометрами 32 и 33 соответственно, контроль осевого усили  - тензодатчиками |29 и контроль бокового нагружени  - тензоманометром 34, 2. з.п. ф-лы, 1 ил.

10

1

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к установкам дл  испытани  на прочность сыпучих и малопрочных материалов при трехосном сжатии.

Цель изобретени  - повышение точности испытани .

На фиг. изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема узла бокового нагружени ; на фиг. 4 - раз- рез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - тенэо- метр дл  измерени  продольной деформацин образца; на фиг. 6 - вид Б на

фиг, 5; на фиг, 7 - тензометр дн  из- мерени  поперечной деформации.

Установка содержит силовую раму 1, установленнзда в ней рабочую камеру 2 дл  образца 3, узлы осевого и .бокового нагружен  , устройства дл  измерени  продольной и поперечной деформаций образца 3, осевого усили , давлени  в камере, порогового давлени  в образце 3, систему регистрации

результатов измерений, блбк 4 управлени  и опорную плиту 5, установлен- ную на раме 1 и предназначенную MJ:H размещени  несколыдах рабочих камер 2.

Узел осевого нагружени  комбинированный и состоит из узла 6 осевого кинематического нагружени , вьтолненно- го, например, в виде шагового электро двигател  с механическим редуктором и электронным блоком управлени , дл  35 сообщени  поступательного перемещени  рабочим камерам 2, и узла 7 осевого статического нагружени , состо щего из калиброванных грузов со штоком.

20

30

0

5

0

0

Узел бокового нагружени  выполнен в виде стабилизатора давлени , состо щего из последовательно соединенных воздушного компрессора 8 с электроприводом 9, ресивера 10, обратного клапана 11, дополнительного ресивера 12 с датчиками 13 давлени , блока 14 очистки и нормализации температуры сжатого воздуха, содержащего вертикально установленные б ллоны 15, имеющие вход внизу, а выход вверху, и масл ный фильтр 16, блока 17 стабилизации , состо щего из редукционных клапанов 18 и 19, и блока 20 редуцировани  давлени , сообщенного с рабочей камерой 2 и состо щего из параллельно соединенных пневморедукторов 21.

Рабоча  камера 2 содержит днище 22 с пьедесталом 23 дл  образца 3 в эластичной оболочке 24 t нагрузочным щтампом 25 и уплотнительными кольцами 26. В днище 22 проходит дренажный ка- нал и выводы проводников от устройств 27 дл  измерени  порогового давлени  в образце 3, соединенные с системой регистрации результатов.На днище 22 через уплотнение установлены стенки из оргстекла, на которые через уплотнение установлена крьпшса со щтуцером 28, соедин ющим объем рабочей к.амеры 2 с узлом бокового нагружени . В центре крышки закреплена втулка, че- реэ которую проходит шток узла 7 осевого статического нагружени , имеющий теизочувствительный участок, на котором закреплено устройство дл  измерени  осевого усили , состо щее иэ тензодатчиков 29. В канале штока проход т проводники от тензодатчиков 29

14

к системе регистрации результатов через герметичный вьгаод 30 в корпусе штока. Через штамп 25 и стенку рабочей камеры 2 проходит дренажный ка- нал/Через герметичный вывод 31, расположенный в днище 22 рабочей камеры 2, проход т к системе регистрации результатов проводники от уст-. ройств дл  измерени  продольной и поперечной деформаций образца 3, выполненные в виде установленных на образце 3 тензометров 32 и 33 соответственно . В днище 22 расположено устройство дл  измерени  давлени  в камере 2, представл ющее собой тензометр ЗА.

Тензометр 32 дл  измерени  продольной деформации образца 3 содержит тензочувствительную скобу 35, сое- то щую из двух трубчатых рамок 36, одни концы которых св заны тензопла- стиной 37, а другие через шарнир соединены с игольчатыми опорами 38, имеющими фланец 39 и съемный фиксатрр 40, Игольчата  опора 38 предназначена дл  внедрени  в образец 3 через эластичную оболочку 24. Фланец 39 соединен с игольчатой опорой 38 пайкой , а с оболочкой 24 - клеевым сое- динением.

Тензометр 33 дл  измерени  попе- речной деформации образца 3 содержит гибкую неметаллическую ленту 41, тензочувствительную скобу 42, состо щую «из двух полуколец 43, одни концы которых св заны тензопластиной 44, а другие - нат жной пружиной 45, и с помощью шарниров 46 скрепленыо с концами ленты 41, котора  предназначена дл  охватывани  образца 3.

Блок 4 управлени  имеет регул тор 47 верхнего предела давлени  и регул тор 48 нижнего предела давлени  и электрически соединен с датчиками 13 давлени  дополнительного ресивера 12 и с электроприводом 9 воздушного компрессора 8.

Система регистрации результатов содержит информационно-измерительный комплекс и универсальную электронно- вычислитель гую машину.

Установка работает следуют - образом .

Образец 3 в эластичной оболочке 24 устанавливаетс  на пьедестал 23, .в оболочку 24 вводитс  нагрузочный штамп 25 и надеваютс  уплотнительные

с 0 5

0 5 0

с 0

З

0

5

16

кольца 26. С помощью специального шаблона на образце 3 намечаютс  места креплени  опор 38 тензометров 32 дл  измерени  продольной деформации образца 3, имеющих установочную базу, равную половине высоты образца 3. В намеченных местах оболочки 24 и на фланцы 39 наноситс  слой кле  и игольчата  опора 38 внедр етс  в образец 3. На опоры 38 устанавливаютс  тензометры 32 и фиксируютс  резиновыми фиксаторами 40f На нескольких уровн х в пределах установочной базы тензометров 32 дл  измерени  продольной деформации образца 3 монтируютс  тензометры 33 дл  измерени  поперечной деформации 33, при этом пружина 45 обеспечивает нат жение и плотное прилегание гибкой неметаллической ленты 41 к эластичной оболочке 24, необходимые дл  удержани  тензометра 33 на образце 3. Проводники от тензометров 32 и 33 через герметичный вывод 31 вывод тс  к системе регистрации результатов измерений.

Устанавливаетс  стенка из оргстекла , через штамп 25 и стенку рабочей камеры 2 выводитс  дренажный канал и

закрепл етс  рабочей камеры 2, ь

Шток узла 7 осевого нагружени  вводитс  в соприкосновение со штампом 25,

Устанавливаетс  необходимый режим работы компрессора 8, Дл  этого регул тором 47 задаетс  верхний предел давлени  в дополнительном ресивере 12, а регул тором 48 - нижний предел давлени  PJ,. Подаетс  напр жение на блок 4 управлени . При достижении в дополнительном ресивере J2 верхнего предела давлени  сигнал от датчика 13 поступает на блок 4 управле- ни . При этом отключаетс  электропривод 9, а полость ресивера 12, благодар  обратному клапану 11, отсекаетс  от полости ресивера 10, где давление падает вс-педствие утечек через кольца компрессора 8, При снижении давлени  в ресивере 12 до нижнего предела в блоке 4 управлени  вырабатываетс  сигнал на включение электропривода 9. Сжатьй воздух, проход  через вертикально установленные баллоны 15 блока 14 очистки и нормализации температуры, очищаетс  от пыли, паров воды и масла за счет того, что вход в баллоны 15 расположен внизу, а выход - вверху, и постепенно при514255166

обретает окружающую температуру. Окон- Изменение поперечных размеров обчательна  очистка сжатого воздуха осуществл етс  масл ным фильтром 16, Клапаны 18 и 19 блока 17 стабилизации настраиваютс  таким образом, чтобы при давлении в ресивере 12 на нижнем пределе давление на выходе :клапана 18 составл ло (0,85-0,9)Р„и,

разца 3 при деформировании вызывает изгиб тензочувствительной скобы 42 тензометра 33. При этом деформаци  концентрируетс  в тензопластине 44 вследствие ее малой жесткости по сравнению с жесткостью полуколец 43, Давление в рабочей камере 2 изме;а на выходе клапана 19 - (0,8-0,853 ; ю р етс  тензоманометром 34, соединен- ААии Редукторы 21 блока 20 редуциро- ным с системой регистрации результатов . Устройства 27 дл  измерени  по- рового давлени  в образце 3 также работают по принципу тензоманометра.

Испытание по недренированной схеме проводитс  следующим образом.

После заданного всестороннего сжати  образца 3 включаетс  электропривод узла 6 осевого кинематического

«ЛИИ

вани  давле1ш  настраивают на требуемое в каждой рабочей камере 2 дав- |ление. Если это давление не превыша- |ет 0,75 , то его колебание состав- 15 |л ет.не более 1% от разнииы между Mokc мич РИ изменении давлени  в |ресиверо 12 между верхним и нижним ;npeAejja;-n-. Исход  из этих соображе™

:ний, В1 бирают и РЛ,О.КС нижний пре- 20 нагружени . Деформирование образца 3

;дел давлени  принимаетс  на треть |выше наибольшего давлени  в рабочих |камерах 2, а верхний предел на 1- |2 атм больше .

: Осевое нагружение образца 3 осу- |ществл етс  следующим образом. : Если испытываютс  образцы 3 при- |родного грунта, то вначале проводит- |с  реконсолидаци , т,е, вьщержка при ;напр жени х, равных природным. Дл  |этого в рабоч.ей камере 2 с помощью |редуктора 2 создаетс  давление, рав- |ное горизонтальным напр жени м в мас- сиве грунта. Вертикальное природное

напр жение обычно больше горизонталь- g -, а отвод воды - через дренажный ка- ного, поэто1 4у на шток узла 7 осево- наЛ; проход щий через нагрузочный

25 и стенку рабочей камеры 2, Предпагаема  установка позвол ет

го статического нагружени  устанавливаютс  калиброванные грузы. Выбираетс  требуема  скорость нагружени  и

проводить систематические исследова45

включаетс  электропривод узла 6 осе- 40 ни  структурной прочности грунтов при- вого кинематического нагружени , который с посто нной скоростью перемещает опорную плиту 5, Рабоча  камера 2 с образцом 3 перемепщетс  вместе с . опорной плитой 5, иагрузочньш штамп 25 упираетс  в шток, создава  усилие на образце 3, которое фиксируог-с  тен- зодатчиком 29.

Продольна  деформаци  обра да 3- приводит к взаимному смещении опор 38 тензометров 32,. которое вызывает изгиб тензопластины 37, жесткость которой значительно меньше жесткости скобы 35, мен   тем самым сопротивление тензочувствительных датчиков. Датчики преобразуют деформацию в электрические сигналы, которые передаютс  на систему регистрации результатов измерений.

родного сложени .

Claims (3)

1. Формула из.обретени 

   ,

   1, Установка дл  испытани  образцов грунта на трехосное сжатие, содержаща  силовую раму, установленную в ней рабочую камеру дл  образца, узлы осевого и бокового нагружени , уст50 ройства дл  измерени  продольной и поперечной деформаций образца, осевого усили , дакпени  в камере и перового давлени  в образце и систему регистрации результатов измерений,

   55 отличающа  с  тем, что, с целью повышени  точности испытаний, узел бокового нагружени  выполнен в : виде стабилизатора давлени , состо щего из последовательно соединенных

   разца 3 при деформировании вызывает изгиб тензочувствительной скобы 42 тензометра 33. При этом деформаци  концентрируетс  в тензопластине 44 вследствие ее малой жесткости по сравнению с жесткостью полуколец 43, Давление в рабочей камере 2 измер етс  тензоманометром 34, соединен- ным с системой регистрации результатов . Устройства 27 дл  измерени  по- рового давлени  в образце 3 также работают по принципу тензоманометра.

   при посто нном давлении в камере 2 ведет к изменению объема образца 3, Наблюда  с помощью системы регистрации результатов за значени ми объем25 ной деформации образца 3, измен ют давление в камере 2 таким образом, чтобы объемна  деформаци  была близка к нулевой. Испытание проводитс  при открытом поровом пространстве и

   30 могут осуществл тьс , как при природной влажности, так и в водо- иасыщенном состо нии. Водонасыщение проводитс  через дренажный канал, проход щий в днище 22- рабочей камеры

   проводить систематические исследова45

   40 ни  структурной прочности грунтов при

   родного сложени .

   Формула из.обретени 

   ,

   1, Установка дл  испытани  образцов грунта на трехосное сжатие, содержаща  силовую раму, установленную в ней рабочую камеру дл  образца, узлы осевого и бокового нагружени , уст50 ройства дл  измерени  продольной и поперечной деформаций образца, осевого усили , дакпени  в камере и перового давлени  в образце и систему регистрации результатов измерений,

   55 отличающа  с  тем, что, с целью повышени  точности испытаний, узел бокового нагружени  выполнен в : виде стабилизатора давлени , состо щего из последовательно соединенных

   714255

   воздушного компрессора с электроприводом , ресивера, обратного клапана, дополнительного ресивера с датчиками давлени ,, блока очистки и нормализа- g ции температуры подаваемого в рабочую камеру сжатого воздуха, блока стабилизации и блока редуцировани , сообщенного с рабочей камерой, устройства дл  измерени  продольной и пoпepfeчнoй ю деформаций выполнены в виде тензометров , устройства дл  измерени  осевого усили  - в виде тензодатчиков и устройство дл  измерени  давлени  - в виде тензоманометра, а установка 15 снабжена блоком управлени , вход которого электрически соединен с датчиками давлени  дополнительного ресивера , а выход - с электроприводом ком- прессора, и герметичным выводом к сис-го

   R

   8

   теме регистрации результатов измерений ,
2. 2,Установка по п. 1, отличающа  с   тем, что тензометры дл  измерени  продольной деформации предназначены дл  установки на образце на , равной половине его высоты, тензометры дл  измерени  поперечной дег- формации предназначены дл  установки на нескольких уровн х в пределах этой базы, а тензодатчики закреплены на узле осевого нагружейи  внутри рабочей камеры.
3. 3.Установка по п. 1, отличающа  с   тем, что, с целью повышени  производительности, она снабжена Опорной плитой, установленной

   на раме и предназначенной дл  размещени  на ней нескольких рабочих камер .

   Фи&2

   Фи.З

   Фиг.

   41

   8ui В

   Клей /Лайка

   Фиг.7