Способ испытания кольцевых образцов и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к горному делу и предназначено для испытания горных пород. Сущность изобретения: две соосно установленные тяги соединены с захватом испытательной машины . Вспомогательные ролики вставлены в отверстия тяг и присоединены к паре рабочих роликов. Последние контактируют с образцом и хо.мутами соединены с трапециевидными клиньями. Поверхности малых оснований клиньев выполнены в виде чередующихся выступов и впадин. Выступы одного клина входят во впадины другого клина. Вторая пара рабочих роликов расположена между наклонными плоскостями клиньев для взаимодействия с поверхностью образца. Растягивающее усилие Pi от испытательной машины через тягу, промежуточные ролики и первую пару рабочих роликов передается на образец, который растягивается в направлении, задаваемом испытательной машиной. Вторая пара рабочих роликов растягивает образец в ортогональном направлении усилием 2 KPi. где коэффициент К зависит от величины угла между наклонными плоскостями клиньев Изменяют коэффициент К от 0 до 1 при каждом последующем нагружени и и определяют величины растягивающих усилий, по которым строят па спорт прочности в области растяжений. 3 ил. (Л с

312„, 1756563 А1

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (si)s Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченный диапазон исследований, так как можно осуществить только двухосное равномерйое растяжение с поверхностным распределением нагрузки, а также невысокая достоверность испытаний из-за невозможности задать вид разрушения.

Целью изобретения является расширение диапазона и повйшение достоверности испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что в способе испытания, заключающемся в нагружении образцов изнутри в двух взаимно перпендикулярных йаправлениях растягиИзобретение относится к горному делу и предназначено для испытания образцов горных пород и строительных материалов при двухосном растяжении.

Известен способ испытания кольцевых образцов на растяжение, заключающийся в равномерном нагружении образцов изнутри в двух взаимно перпендикулярных направлениях растягивающими усилиями, Устройство для осуществления этого способа состоит из двух соосно установленных тяг для соединения с захватами испытательной машины и передачи усилия на внутреннюю поверхность образца.

1 ..-: ...- ...2 (21) 4813853/03 .::: -: : ::;::образцом и хомутами соединены с трапеци(22) 16.04.90 .. ",: -:::-.::, евидными клиньями. Поверхности малых (46) 23.08.92..Бюл. N. 31 - -::.: осйований клйньев выполнены в виде чере(71) Институт горного дела им. A.À.Ñêî÷èí-- дующихся выступов и впадин. Выступы одского :...: - ...: ного клина входят Во впадины другого (72) Ю.С.Макаров, P.È.Tàðîñÿí и M.Ô.Êóí- .. клина. Вторая пара рабочих роликов распотыш..... :,., . ложена между наклоннйми йлоскостями (56) Авторское свидетельство СССР :: клийьев для взаимодействия с поверхноN. 1408288, кл. G 01 N 3/08, 1986,: ... стью образца, Растягивающее усилие Р1 от

Авторское свидетельство СССР: .: испытательной машинй через тягу, промеN. 1171136, кл. G 01 N.3/08, 1981.; . жуточные ролики и первую пару рабочих роликов передается на образец,. который (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ: растягивается в направлении, задаваемом

ОБРАЗЦОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ- .. испытательной машиной. Вторая пара рабоЩЕСТВЛЕКИЯ .: -:.::- :: чих роликов растягивает образец в ортого(57) Использование: изобретение относится нальном направлении усилием Р2-- KPi, где к горному делу и предназначено для испы- коэффициент К зависит от величины угла тания горных пород. Сущность изобрете- между йаклонными плоскостями клиньев. ния: две соосно установлейные тяги . ИзменяюткоэффициентКотОдо1прикажсоединены с захватом испытательной ма- дом последующем нагружении и определяшины. Вспомогательные ролики вставлены. ют величины. растягивающих усилий, по в отверстия тяг и присоединены к паре ра- которым строят паспорт прочности в облабочих.роликов. Последние контактируют с сти растяжений. 3 ил.

1756563 вающими усилиями, проводят серию нагружений образца с усилием Р1 в одном направлении и усилием P2 = KP> в другом направлении, при этом изменяют коэффи. циент К от 0 до 1 при каждом нагружении и определяют предельные величины растягивающих усилий, по которым строят паспорт прочности в области растяжения.

Цель достигается и тем, что предлагаемое устройство, содержащее две соосно установленные тяги для соединения с захватами испытательной машины и передачи усилия на внутреннюю поверхность образца, снабжено двумя трапециевидными клиньями для установки внутри образца, хомутами и двумя парами рабочих роликов, поверхности малых оснований клиньев выполнены в виде чередующихся вдоль наклонных поверхностей параллельных выступов и впадин, при этом выступы одного клина входят во впадины другого клина, большие основания клиньев через хомуты и одну пару рабочих роликов, контактирующих с образцом, соединены с соответствующими тягами, а другая пара рабочих роликов расположена между наклонными плоскостями клиньев для взаимодействия с поверхностью образца.

На фиг,1 показан паспорт прочности горной породы, построенный в области растяжения; на фиг.2 — устройство для испытания кольцевых образцов при двухосном растяжении, вид сбоку; на фиг.3 — то же, вид спереди.

Способ испытания при двухосном растяжении кольцевых образцов осуществляется следующим образом, В образец горной породы с отверстием помещают устройство для испытания при двухосном растяжении. Прикладывают различные. по двум взаимно перпендикулярным осям растягивающие усилия, При этом растягивающие усилия Р> распределяют по линии и в одном из направлений. например вертикальном, задают закон их изменения.

Растягивающие усилия Р2 в другом направлении — горизонтальном изменяют в каж-. дом из экспериментов по закону Р = KPI, где коэффициент К изменяют OT нуля до величины Р . После этого по полученным экспериментальным значениям предельных величин растягивающих усилий строят паспорт прочности в области растяжения.

Паспорт прочности горной породы получают, например, путем проведения огибающей 1 в области растяжения к четырем кругам Мора и проходящей через точку двухосного равнокомпонентнаго растяжения: первый круг 2 — одноосное растяжение

Устройство работает следующим обра30

Этап подготовки устройства к работе, Клинья 13 соединяют друг с другом так, чтобы выступы одного клина попадали во впадины другого. В отверстия клиньев 13 вставляют хвостовые части хомутов 12. в отверстия которых помещают первую пару рабочих роликов 10. После этого собранный узел размещают в отверстии образца 11. В промежуток между наклонными плоскостя40 ми клиньев помещают вторую пару рабочих роликов 17. Затем затягивают гайки 14 до соприкосновения рабочих роликов 17 с образцом 11. Тяги 7 помещают в захваты испытательной машины. В отверстия тяг 7 вставляются промежуточные ролики 8, которые затем соединяют с первой парой рабочих роликов сережками 9, Этап работы устройства, Растягивающее усилие от испытательной машины передается через. тяги 7 в промежуточные ролики

8 на первую пару роликов 10 сережками 9.

Первая пара рабочих роликов 10 растягивает образец 11 в направлении, задаваемом испытательной машиной. Одновременно с этим рабочие ролики 10 с помощью хомутов

1 и гаек 14 смещают трэпециевидные клинья 13, которые выклинивают вторую пару рабочих роликов 17. Рабочие ролики 17 при этом растягивают образец 11 в направлении, перпендикулярном к линии действия

Ф (0; <Рр ) точка 3 — двухосное равнокомпонентное растяжение, второй, третий и четвертый круги соответственно 4, 5 и 6— двухосное равнокомпонентное растяжение, координаты кругов соответственно (О1, О2), (ОЗ,О4); (ГУ5,Об).

Устройство включает две соосно установленные тяги 7, каждая из которых соединена с захватами испытательной машины (на фиг. не показаны) и установлена с возможностью передачи усилия на внутреннюю поверхность образца. В отверстия тяг

7 вставлены вспомогательные ролики 8, присоединенные сере>кками 9 к паре рабочих роликов 10, Ролики 10 находятся в контакте с образцом 11 и с помощью хомутиков

12 соединены с трепециевидными клиньями

13 посредством гаек 14. Трапециевидные клинья 13 в продольном направлении выполнены в виде чередующихся выступов 15 и впадин 16, а в поперечном направлении имеют наклонные плоскости. Между наклонными плоскостями трапециевидных клиньев 13 размещена вторая пара рабочих роликов 17 с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью образца 11.

1756563 захватов испытательной машины,.При этом . емые способ и устройство позволяют поусилие растяжения, создаваемое второй па- строить паспорт прочности горных пород в рой роликов, области растяжения.

Q - Рз!п2а. Дополнительным йреимуществом являгде Р— усилие, передаваемое устройству 5 ется возможность изучения с его помощью через захваты испытательной машины", анизотропии горных пород как путем задаа-угол между плоскостями трапецие- ния плоскости разрушения посредством видных клиньев. комбинации главнйх напряжений, так и пу-Предлагаемый способ был реалйзован в тем задания плоскости разрушения посредустройстве со следующими параметрами; 10 ством разворота (т.е. необходимой

Рабочие ролики диаметром 20 мм и дли- ориентации) всей конструкции внутри кольной: первая пара 40 мм, а вторая 20 мм, цевого образца йри йеизменной комбинаразмещают внутри образца горной породы ции главных напряженйй. диаметром 90 мм, внутренним отверстйем Ф о р м у л а и.з о б р е т е н и я

60 мм и толщиной 20 мм. Трапециевидные 15 1. Способ испытания кольцевых образклинья высотой 30 мм имеют различййе yr- цов при двухосном растяжении, заключаюлы наклонамеждуплоскостями:90,75,60 и щийся в нагружении образцов изнутри в

45 . При этом рабочие ролики изготавлива- . двух взаимно перпендикулярных направлеют иэ стали 40ХН с предварительной шли- ниях растягивающимй усилиями, о т л и ч афовкой и закалкой, материал 20 ю шийся тем, что, с целью расширения трапециевидных клиньев — сталь 45 норма- диапазона и повышения достоверности ислизованная;Тягивыполненытакжеизсталй пытэний проводят серию нагружений об45 улучшенной. " - . разца с усилием Р в одном направлении и

Испытывают образцы песчаника в коли- усилием Р2 = КР вдругом направлении, при честве 5 шт. Результаты экспериментов 25 этом изменяют коэффициент. К от Ода 1 при приведены в таблице. "- - каждом нагружении и определяют предельные величины рэстягивэющих усилий, по коАнализ полученных результатов пока- торым строят паспорт прочности в области зывает.что при уменьшении угла междутра- растяжения, пециевиДными клиньями от 90 до 450 30: 2. Устройстводля испытания кольцевых наблюдается рост. наибольшего и наймень- образцов при двухосном растяжении, сошего напряжений при одновременном держащее две соосно установленные тяги уменьшении разрыва между ними..: — : для соединейия с захватами испытательной

Построение кругов Мора в осях машины и передачи усилия на внутреннюю сг-cr позволяет провести огибающую к 35 поверхность образца, отл и ч а ю щ ее с я этим кругам, пересекающую ось o в точке тем, что, оно снабжено двумя трэпециевид30 Ml1a, т,е. построить "паспорт прочности" ными клиньями для установки внутри образпесчэйика в области растяжения, ца-; хомутами и двумя парами рабочих

Изобретение позволяет расширить диа- роликов, поверхности малых оснований пазон исследований от одноосного раста- 40 клиньев выполнены в виде чередующихся жения (Pj> О, Р О) до двухосного: вдоль наклонных поверхностей параллельравнокомпонентногорастяжения(Рт=Р --О), ных выступов и впадин, при этом выступы включая все промежуточные состояния одного клина входят во-впадины другого двухосного неравнокомпонентного растя-: клина, большие основания клиньев через жения (Р > Р > О) где Р1 и Р— величины 45 хомуты и одну пару рабочих роликов, конразрывающих усилий по осям нагружения, тактирующих с образцом, соединены с соота также повысить достоверность испыта- ветствующими тягами:, а другая пара ний вследствие возможности прогнозиро- рабочих роликов расположена между нэвать вид разрушения (сдвиг, отрыв или их клонными плоскостями клиньевдля взаимокомбинацию). Другими словами, предлэга- 50 действия с поверхностью образца.

1756563 пары роликов, Величины главййх напряжений определяют отношением разрывающих нагрузок к площадям поперечйых:сечений стенок образцов, 1756563

i7565б3

Р/ pgzZ

Составитель Ю,Макаров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В,Петраш

Редактор .Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3072 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5