SU1430814A1 - Установка дл испытани материалов на динамическое сжатие - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано дл  испытани  образцов горных пород. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей путем послойного разрушени  образца с на- гружением каждого сло  нагрузкой разной интенсивности. На основании 1 установлены неподвижный захват 2 дл  образца 3, стойки 13 и направл кица 

Description

сл

:о

х

143

труба 12. На стойках 13 установлен с возможностью пере1.1ещени  падающий груз (ПГ) 6. В напрашг ющей трубе 12 установлены подвижный захват 4, уп- элемент (УЭ) 5 с нелинейной характеристикой жесткости и дополнительные промежуточные захваты 9, 10, 11 о Количество захватов соответствует числу слоев нагружени . Захваты каждого сло  св заны с захватами соседних слоев поворотными упорами (ПУ) 7. Последние установлены с возможностью поочередного взаимодействи  с ПГ 6. Дл  деформировани  УЭ 5 имеетс  средство 8, выполненное в виде гид- роцилиндра. При подаче давлени  в гидроцилиндр 8 он деформирует УЭ 5.

1

Усилие от УЭ 5 воспринимаетс  ПУ 7 и на образец 3 не передаетс . При падении ПГ 6 поворачивает ПУ 7, закрепленные на захвате 9, которые выход т из взаимодействи  с захва том 4. Образец 3 нагружаетс  на участке между захватами 4 и 9 и разрушаетс . При дальнейшем падении ПГ 6 приводит к повороту ПУ 7, закрепленных на захвате 10, затем на захватах 11 и 12. По мере послойного разрушени  образца 3 происходит восстановление формы деформированного УЭ 5 по криволинейной х-ке, интенсивность нагружени  мен етс  о В качестве УЭ 5 с нелинейной х-кой могут использоватьс , например, конические пружинЫо 1 ил.

1

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к установкам дл  испытани  материалов на прочность при скоростном нагружении, и предназначено дл  испьгсани  образцов горных пород.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей путем послойного разрушени  образца с нагру- жением каждого сло  нагрузкой различной интенсивности.

На чертеже представлена схема установки дл  испытани  материалов на динамическое сжатие.

Установка содержит основание 1, неподвижный захват 2 дл  образца 3 испытуемого материала закрепленный на основании 1, подвижный захват 4, упругий элемент 5 с нелинейной ха- рактеристикой жесткости, соединенный с подвижный захватом 4, падающий гру 6, поворотные упоры 7, установленные с возможностью поочередного взаимодействи  с падающим грузом 6, сред- ство 8 дл  деформировани  упругого элемента 5 и дополнительные промежуточные захваты 9, 10 и 11, количество которых соответствует числу слоев нагружени , размещенные между подвижным 4 и неподвижным 2 захватами . Захваты 2, 9, 10 и 11 св заны с захватами соседних слоев ра зрушени

поворотными упорами 7, установленными с возможностью поочередного взаимодействи  с падающим грузом, при котором св зь с соседним захватом прекращаетс .

Средство 8 дл  деформировани  упругого элемента 5 вьшолнено, например , в виде гидроцилиндра, подключенного к насосной станции (не показана ) . Направл юща  труба 12 и стойки 13 предназначены дл  перемещени  груза 6, а лебедка 14- дл  возвращени  груза 6 в исходное положение .

Установка дл  испытани  материало на динамическое сжатие работает следующим образом.

Включа.ют насосную станцию (не показана ) и путем подачи давлени  в рабочую полость гидроциливдра 8 деформируют сжатием упругий элемент 5. Усилие от упругого элемента 5 при его предварительной деформации воспринимаетс  упорами 7 и на образец 3 не передаетс . Привод т в действие фиксирующий механизм лебедки 14 и осуществл ют сброс груза 6. При падении груз 6 поворачивает упоры 7, закрепленные на захвате 9, упоры вы - ход т из взаимодействи  с соседним захватом 4 и образец 3 нагружаетс 

участке от захвата 4 до разрушаетс . При да,пьней- груз 6 приводит к поворозакрепленные на захвате на захватах 11 и 2, Вс кий раз. поворот очередных упоров 7 приводит к разрушению соответствующего сло  образца 3 и к его разрушению при достаточном запасе энергии на пружине 5. По мере послойного

разрушени  образца 3 происходит вос станорлениб деформации упругого элемента 5 по криволинейной характеристике , поэтому интенсивность расхода упругой энергии измен етс  при на- гружении каждого из слоев. Так, деформирование первого из слоев идет при более крутой характеристике расхода энергии, т.е. при большем падении усили  на упругом элементе 5 на единицу деформации образца 3, чем при разрушении последующих слоев. Следующий опыт провод т при новом

30

35

запасе энергии, т.е. при иной величи- 25 технических ситуаци х, не начальной деформации упругого элемента 5 и при новых характеристике жесткости упругого элемента 5 и скорости перемещени  фронта разрушени  по сло м (достигаетс  изменением веса груза 6 и начальной высоты подъема ) . Исследуют случаи полного или частичного разрушени  образца. Во всех случа х исследуют характер разрушени  каждого сло .

В качестве упругих элементов 5 примен ют элементы с нелинейной характеристикой жесткости, например конические пружины.

На предлагаемой установке достигаетс  моделирование  влени  горного удара. При послойном разрушении элемента массива горных пород при горном ударе разрушение идет с нелинейным изменением запаса упругой энергии на вмещающих породах, поскольку диаграмма упругого деформировани  массива сжатием имеет нелинейньй характер с нарастанием крутизны с ростом нагрузки (за счет см ти  контактных слоев, закрыти  природных трещин). Расход упругой энергии массива идет в обратном направлении по диаграмме нагружени , т.е. по мере

40

45

50

Claims (1)

1. Формула изоб

   Установка дл  испыта алов на динамическое сж жаща  основание, закреп новании неподвижньй зах ца, подвижный захват, с подвижным захватом упру имеюш 1й нелинейную хара жесткости, установленны л ющих падаюш 1Й груз и вующий с ним упор, от ща с  тем, что, с рени  технологических в путем послойного разруш с нагружением каждого с различной интенсивности средством дл  деформиро элемента, размещенными ным и неподвижным захв тельными захватами дл  чество которых соответс слоев нагружени , св за тами поворотными упорам захваты каждого, сло  св тами соседних слоев пов рами, установленными с поочередного взаим одейс щим грузом.

   разгрузки массива характеристика жесткости становитс  более пологой.

   При послойном разрушении выполажи- вающа с  характеристика расхода энергии системы приводит к снижению запаса избыточной энергии при развитии разрушени  от сло  к слою, что измен ет характер разрушени  от хрупкого

   Q к в зкому. Возможно наступление момента , когда энергии системы будет недостаточно дл  разрушени  очередного сло  породы и процесс разрушени  прекратитс ,

   5 Возможно исследование энергетического Взаимодействи  между нагружающим массивом горных пород и его элементами (целиками, стенками выработок ) при послойном нагружении, харак0 терном дл  разрушени  при горном ударе. Результаты испытаний применимы при составлении баланса энергии разрушени  и при прогнозе объема и характера разрушени  в различных горно

   технических ситуаци х,

   Формула изобретени 

   Установка дл  испытани , материалов на динамическое сжатие, содержаща  основание, закрепленный на основании неподвижньй захват дл  образца , подвижный захват, соединенньй с подвижным захватом упругий элемент, имеюш 1й нелинейную характеристику жесткости, установленный в направл ющих падаюш 1Й груз и взаимодействующий с ним упор, отличающа с  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем послойного разрушени  образца с нагружением каждого сло  нагрузкой различной интенсивности, она снабжена средством дл  деформировани  упругого элемента, размещенными между подвиж-.: ным и неподвижным захватами дополнительными захватами дл  образца, количество которых соответствует числу слоев нагружени , св занными с захватами поворотными упорами, при этом захваты каждого, сло  св заны с захватами соседних слоев поворотными упорами , установленными с возможностью поочередного взаим одействи  с падающим грузом.