Устройство для определения коэффициента пуассона почвы (грунта)

Полезная модель относится к измерительной технике, предназначается для использования в оборудовании, применяемом при исследовании физико-механических свойств почв (грунтов). Техническим результатом данной модели является упрощение конструкции и возможность проводить исследования в полевых условиях. Устройство для определения коэффициента Пуассона почвы, отличающееся тем, что измерительная часть представлена оптическими датчиками, размещенными на панели, прикрепленной к боковине, которая шарнирно связана с корпусом силовой части, в состав которой входит поршень, опирающийся на роликовые опоры, и приходящий в движение с помощью механизма нагружения, состав которого входит болтовое соединение и индикаторный динамометр.

Полезная модель относится к измерительной технике, предназначается для использования в оборудовании, применяемом при исследовании физико-механических свойств почвы (грунтов).

В настоящее время одним из перспективных методов расчета напряженного состояния тел, в том числе и почвы, является метод конечных элементов (МКЭ). При динамическом нагружении, почву, как объект обработки, условно можно считать линейно-деформируемой средой, которая в математической модели отображается и коэффициентом Пуассона µ.

Коэффициент Пуассона представляет соотношение продольных и поперечных деформаций. В частности, при определении коэффициента Пуассона металла, на образце наклеиваются тензодатчики, с помощью которых замеряют продольную и поперечную деформации.

При испытании грунтов в стабилометрах определяют модули линейной и объемной деформации грунта [Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс). 2-е изд., доп. Учеб. для вузов. - М.: «Высшая школа», 1973, стр. 56.].

Коэффициент относительной поперечной деформации, аналогичный коэффициенту Пуассона, равен

,

где µ -коэффициент Пуассона;

E_об - модуль объемной деформации;

E _o - модуль линейной деформации.

Использовании стабилометра только лишь для определения коэффициента Пуассона является неэффективным.

В механике грунтов известны также устройства для прямого среза, простого сдвига и кольцевого среза, оценивающие прочность грунтов по их сопротивлениям касательным напряжениям.

Прототипом данной модели следует считать устройство простого сдвига, к которому относится прибор конструкции Норвежского института геотехники [Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса [Текст]: монография / Г.Г. Болдырев. - Пенза: ПГУАС, 2008. - стр. 312].

К недостаткам данной конструкции следует отнести сложность устройства и невозможность проводить эксперимент в полевых условиях.

Техническим результатом данной модели является упрощение конструкции и возможность проводит исследования в полевых условиях.

Поставленный результат достигается тем, что измерительная часть представлена оптическими датчиками, размещенными на панели, прикрепленной к боковине, которая шарнирно связана с корпусом силовой части, в состав которой входит поршень, опирающийся на роликовые опоры, и приходящий в движение с помощью механизма нагружения, состав которого входит болтовое соединение и индикаторный динамометр.

Оптические датчики 1 измерительной части размещены на панели 2 (рис. 1), прикрепленной к боковине 3, которая шарнирно связана с корпусом силовой части, в состав которой входит поршень 4, опирающийся на роликовые опоры 5, и приходящий в движение с помощью механизма нагружения, в состав которого входит болтовое соединение 6 (рис. 2) и индикаторный динамометр 7. В качестве оптических датчиков используются компьютерные мыши с высокой степенью разрешения, которые фиксируют перемещения ряда узловых точек по вертикали и горизонтали. Для работы компьютерных мышей в качестве оптических датчиков разработана программа [Свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ 2011613827. MauseLoger [Текст] / Хадаркевич И.М., Чемисов Н.Н., Старовойтов С.И., Лапик В.П.: Опубл. 11.05.2010].

Для проведения исследований подготавливается почвенный параллелепипед определенного размера ненарушенной структуры. Размещают стенд, предварительно открыв подвижную боковину. Зафиксировав между собой обе боковины, проделывают в почвенном массиве 4 сквозных отверстия, в которых размещаются стальные стержни 8 (рис. 3) с наклеенными на боковой поверхности фрагментами коврика компьютерной мыши 9. Все регистрируемые сигналы в режиме реального времени оцифровываются и записываются на жесткий диск компьютера в виде числовых массивов. Полученные массивы могут быть переданы на обработку в статистические пакеты.

Коэффициент Пуассона определяется с помощью выражения

,

где _i - перемещения анализируемых узловых точек по вертикали;

u_i - перемещения анализируемых узловых точек по горизонтали.

Технический результат устройства обеспечивает наличие отличительных признаков от прототипа, что соответствует критерию «новизна».

Устройство для определения коэффициента Пуассона почвы, отличающееся тем, что измерительная часть представлена оптическими датчиками, размещенными на панели, прикрепленной к боковине, которая шарнирно связана с корпусом силовой части, в состав которой входит поршень, опирающийся на роликовые опорыи приходящий в движение с помощью механизма нагружения, в состав которого входит болтовое соединение и индикаторный динамометр.