Устройство для испытания материалов на динамическое сжатие

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ СЖАТИЕ, содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падак ий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, установлёкньй на основании с возможностью взаимодействия с подвижной опорой, о тл и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов, оно снабжено на упругий элемент пластиной, расположенной под подвижной опорой образца с возможностью взаимодействия с падающим грузом, подвижная опора уста- , новлена с возможностью перемещения . v только вверх и на ней смонтированы (Л захваты одностороннего действия, обеспечивакхциё взаимодействие под вижной опоры с грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (3! I

4(511 G 01 N 3/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3539210/25"28 (22) 07.09.83 (46) 30,05.85. Бюл. У 20 (72) Е.В. Лодус (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский,институт горной геомехан*ки и маркшейдерского дела .(53) .620.178 ° 74(088.8) (56) 1. Ставрогин А.Н., Факеев Н.В., Исследование механических свойств горных .пород при разных скоростях приложения нагрузки. - ФТПРПИ, 1968, Ф 3, с. 40-44.

2. Авторское свидетельство СССР ,В 736742, кл. С 01 N 3/08; 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

У 978004, кл. G 01 К 3/30, 1981 (прототип).. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

МАТЕРИАЛОВ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ СЖАТИЕ, содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падающий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости, установлен ный на основании с возможностью взаимодействия с подвижной опорой» о т- л и,ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых материалов, оно снабжено опЕртой на упругий элемент пластиной, расположенной под подвижной опорой образца с возможностью взаимодействия с падающим rpysoM» подвижная опора установлена с возможностью перемещения только вверх и на ней смонтированы ,захваты одностороннего действия, обеспечивающие взаимодействие подвижной опоры с грузом при его движе нии вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента.

1158891 г честве которой использован конусный в, ударник. я При такой установке осуществляется схема параллельного нагружения образца и упругого элемента, а энергия нагружения распределяется между указанными элементами в зависимости д, от скорости их деформирования Щ .

Недостатком известного устройства

t6 является невозможность испытания с я таких хрупких материалов, у которых с ростом скорости деформирования возрастает энергоемкость разрушения, поскольку разрушение таких материд алов ударной нагрузкой происходит со скоростью, не поддающейся регист- рации измерительной аппаратурой.

Цель изобретения — расширение класса исследуемых материалов, - 26 Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания материалов на динамическое сжатие, ия содержащее основание, подвижную и неподвижную опоры образца испытуя 25 емого материала, средства для нагружения образца, включающие падающий груз и упругий элемент с нелинейной. характеристикой жесткости, установленный на основании с возможностью в аимодействия с подвижной опорой, снабжено опертой на упругий элемент пластиной, расположенной под подвижной опорой образца с .возможностью взаимодействия с падающим грузом, подвижная опора установлена с возможностью перемещения только вверх и на ней смонтированы захваты одностороннего действия, обеспечивающие взаимодействие подвижной опоры с

40 грузом при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемента.

Использование схемы нагружения образца, установленного последова45 тельно с упругим элементом харакЭ теристика жесткости которого подобрана близкой к запредельной части диаграммы нагружения образца, позволяет произвести разрушение образца. с минимальным избытком энергии на° 56 гружения, вследствие чего становится возможным испытывать материалы с возрастающей энергоемкостью paspymeния, Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материало а именно к устройствам для испытани материалов на динамическое сжатие, и может быть использовано для получения полных кривых нагружения при исследовании в динамическом режиме хрупких материалов типа горных поро строительных материалов, керамик и т.п.

Известно устройство для испытани хрупких материалов в динамическом режиме нагружения, состоящее из под вижной и неподвижной опор, между которыми размещен образец, подвижного груза и направляющих, по которым перемещается падающий груз, вза .имодействующий с подвижной опорой (1

Недостатком данного устройства является низкая достоверность иссле дования из-за большо о избыточного количества энергии в нагружающей системе и невозможности регулирован длительности процесса деформации.

Известно устройство для испытани материалов на динамическое сжатие с получением запредельной части диаграммы нагружения, содержащее подвижную и неподвижную опоры образца испытуемого материала, устройство для импульсного нагружения образца в виде гидравлического силовозбудителя, соединенного с полостью ресивера (23 .

Недостатками указанного устройства являются конструктивная сложность, а также невозможность исследования хрупких материалов, имеющих сложную кривую запредельного деформирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем му эффекту является устройство для испытания материалов на динамичес-, кое сжатие, содержащее основание, и подвижную и неподвижную опоры образ ца испытуемого материала, средства для нагружения образца, включающие падающий груз и упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткост установленный на основании с возмож ностью взаимодействия с подвижной опорой.

В известном устройстве упругий элемент с нелинейной характеристикой жесткости в виде набора разрез« ных колец установлен на основании концентрично подвижной опоры, в каНа фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— конструкция захвата одностороннего

1158891 з действия; на фиг..4 — диаграмма нагружения испытуемого образца и характеристика жесткости упругого элемента.

Устройство для испытания материалов на динамическое сжатие содер1 жит основание 1 с вертикальными направляющими 2, подвижную 3 и неподвижную 4 опоры образца 5.испытуемого материала, средства для нагружения с 10 образца 5, включающие падающий груз

6 и упругий элемент 7 с нелинейной характеристикой жесткости, установленный на основании 1 с воэможностью взаимодействия с подвижной опорои 3, 1 пластину 8, опертую на упругий эле-мент 7 и расположенную под подвижной опорой 3 с возможностью взаимодействия с падающим грузом 6.

Подвижная опора 3 установлена на 2б уголках 9 с возможностью перемещения только, вверх и на ней смонтированы захваты 10 одностороннего действия, обеспечивающие зацепление подвижной опоры 3 с грузом 6 при его движении вверх под действием восстанавливающего усилия упругого элемен. та 7.

Захваты 10 одностороннего -действия снабжены винтами 11 для регулирования момента зацепления подвижной, опоры 3 с грузом 6. Под подвижной опорой 3 на основании ° 1 расположен заранее подобранный упругий элемент

7 с нелинейной характеристикой жесткости, близкой к запредельной кривой диаграммы деформирования образца 3, но проходящей несколько выше (фиг.4).

Подбор упругого элемента 7 осуществляют на основе результатов статических испытаний образцов ис46 следуемых материалов с учетом динамики нагружения.

Устройство работает следующим образом.

Падающий груз 6 поднимают на необходимую высоту и сбрасывают и он, перемещаясь вдоль направляющих 2, достигает пластины 8 и сжимает упругий элемент 7. Подвижная опора 3 и образец 5 остаются при этом в исходном положении, поскольку захваты 10 одностороннего действия обеспечивают свободное прохождение груза 6 при его движении вниз. Груз б, достигнув низшей точки падения, в момент1 когда его .скорость равна нулю, входит в зацепление с захватами 10 одностороннего действия.

Зацепление в укаэанный момент достигается в результате предварительного регулирования положения захватов 10 винтами 11. Под действием восстанавливающего усилия упругого элемента 7 пластина 8, груз 6 и подвижная опора 3 перемещаются вверх; нагружая образец 5 осевой сжимающей нагрузкой (кривая II на фиг. 4) в соответствии с диаграммой нагружения, показанной на фиг. 4(кривая I).

Вследствие того, что усилие, создаваемое упругим элементом, близко к усилию, необходимому для деформирования образца на запредельном участке кривой деформирования, деформация образца на этом участке осуществляется практически с постоянной скоростью, поддающейся регистрации с помощью измерительной аппаратуры, Таким образоМ, изобретение позволяет испытывать в динамическом режиме образцы материалов, имеющих сложный характер запредельного деформирования, получая при этом полную кривую нагружения, что имеет большое практическое значение при использовании таких хрупких материалов как горные породы и другие.

1158891

Риг;1

A-А

1158891

Составитель А. Быков

Редактор Ю. Ковач Техред Л.Микев Корректор В. Бутяга

5 ю 4ю

Заказ 3577/42 Тираж 897-- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал.ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4