Способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород

Союз Сонетсиие

Социалистические

Республик

O Il И C А Н И Е (и)881318

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 11, 12. 78 (21)2696599/22-03 (5I)M. Кл.

Е 21 С 39/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

1ееудерстееииый каиитет

СССР по делен изабретеиий и открытий

Опубликовано 15.11.81 Бюллетень № 42 дата опубликования описания 15 ° 11 ° 81 (53) УДК620.162.4..05!622.23.02 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Ш, Кацнельсон

Подмосковный научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт (71) Заявитель (54} СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В МАССИВЕ МОДЕЛИ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к технике исследования напряженного состояния и применяется преимущественно в технике измерения механических напряжений в массиве модели горных пород из э кви вал ентных матери алов.

Известен способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород, включающий в себя изготовление массива из эквивалентных материалов, установку в массив электрических микродинамометров, тарировку их и определение величины механических напряжений по изменению параметров чувствительных элементов при испытании модели (1) .

Также известен способ измерения механических напряжений в массиве модели гopHblx пород, включающий изготовление массива, монтаж электрических чувствительных элементов, тарировку их и определение величины механических напряжений (2) .

Недостатком обоих способов являются сложность процесса измерения, недостаточная достоверность и точность измерений.

Цель изобретения — упрощение процесса измерения и одновременное повышение достоверности и точности измерений механических напряжений.

Цель достигается тем, что массив модели выполняют из полупроводникового материала, устанавливают к наружным противоположным сторонам исследуемых участков массива токоотводящие электроды, а величину механических напряжений определяют по изменению электрического сопротивления материала на исследуемых участках массива.

Для изготовления массива модели используют смесь углеграфитовых зерен с цементирующим веществом. В зависимости от требований к электрическим и физико-механическим характерис тикам массива модели в качестве исходных инертных материалов-эквивален8813 тов могут также служить такие полупроводниковые зернистые материалы,как магнетит, двуокись марганца, пятиокись ванадия, окись меди, Окись олоВа и друГИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ОКСИДЫ, сул ьфиды и карбиды.

Данный способ измерения механичес ких напряжений основан на определении зависимости контактного сопротивления между полупроводниковыми зернами R от их геометрических, электрических и силовых параметров по формуле

R где h — расстояние между электродами, см;

S - площадь электродов, см; — фракция зерен, см;

У - удельное сопротивление зерен, Ом см;

6 - механические напряжения между зернами, Па; коэффициент контактного сопротивления, Па см.

На чертеже поясняется схемой выполнение способа, Массив модели 1 выполняют из полупроводникового зернистого материала с цементирующим веществом. Причем каждый слой массива выполняет по специальной

30 рецептуре, исходя из требований к их физико-механическим характеристикам, К двум наружным противоположным сторорам массива в процессе изготовления модели устанавливают требуемое количество пар электродов 2, которые при35 жимают к массиву стенками 3 корпуса модели. Выводные провода 4 от электродов пропускают через специальные отверстия в стенке. Тарировка участков

4О массива между электродами состоит в том, что изготавливают образец каждого слоя. массива, устанавливают его к торцам токоотводящие электроды, нагружают образец и измеряют на каждой ступени нагружения электрическое сопро45 тивление данных чувствительных элементов °

При испытании модели измеряют элек- трическое сог1ротивление этих элементов и по тарировочным характеристикам определяют численные значения механи" ческих напряжений в массиве модели, Предложвнный способ измерения механических напряжений,основанный на прин-. ципе контактного сопротивления, поз- 5Б воляет исполь овать в качестве чувст- . вительного элемента непосредственно массив модели в целом и в любом его

18,4 сечении без применения специальных чувст вительных элементов, встраиваемых в массив. Это упрощает процесс измерения за счет ликвидации операции по изготовлению чувствительных элементов и монтажа их внутри массива модели, Одновременно повышается точность измерений за счет исключения искажения поля напряжений массива встраиваемыми чувствительными элементами. Кроме того, повышение достоверности и точности измерений достигается также тем, что относительное изменение электрического сопротивления чувствительных элементов из полупроводниковых зернистых материалов -0,9 почти в два порядка выше, чемоу проволочных тензорезисторов, а плотность тока этих чувствительных элементов значительно меньше, чем у тензорезисторов. Это, в свою очередь, уменьшает нагрев чувствительных элементов и повышает точность измерений.

Формула изобретения

1. Способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород, включающий изготовление масси,ва, монтаж электрических чувствительных элементов, тарировку их и определение величины механических напряжений, отличающийся тем, что. с целью упрощения процесса измерения и одновременного повышения достоверности и точности измерений, массив модели выполняют из полупроводникового материала, устанавливают к наружным противоположным сторонам исследуемых участков массива токоотводящие электроды, а величину механических напряжений определяют по изменению электрического сопротивления материала на исследуемых участ ках масси ва.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что для изготовления массива модели используют смесь углеграфитовых зерен с цементирующим веществОм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Кузнецов Г.Н. и др, Моделирование проявлений горного давления. Л., "Недра", 1968. с. 149-164.

2. Попов B.Ë., Кацнельсон А.Ш.

Измерение напряжений в моделях из эквивалентных материалов. Исследование по вопросам механизации и организации процессов добычи и использования угля. Сборник ПНИУИ. М., "Недра", (1966, вып. 10, с. 152-158.

881318

Составитель Е. Борисова

Редактор Т, Парфенова Техред А.Бабинец Корректор M. Шароши

Заказ 9903/52 Тираж б30 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

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