Стенд для испытаний материалов на воздействие трехосного динамического пропорционального сжатия

 

(19) (П) сОюз сОВетсних м ю

Республин

3(59 <01 )(3 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ гос1 дмственный комитет ссс по делдм изот) етений и отнятий (21) 3399639/25-28 (22) 24.02.82 (46) 23 ° 05 ° 83. Бюл. tt 19 (72) Е.Д.Певзнер (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и-маркшейдерского дела (53) 620.178.7(088.82 (.56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 736742, кл. 601 и 3/08, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 337687, кл. 501 )4 Зу02, 1970.

g прототип) . (54) (57) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ NATEРИАЛОВ HA ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРЕХОСНОГО

ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО

СЖАТИЯ при Условии 6 = G - =(. Gg содержащий корпус с заполненной жидкостью камерой высокого давления для размещения испытуемого образца, установленный в камере поршень для передачи на образец осевого динамического усилия и средства динамического воздействия на поршень н жидкость в камере, о-т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения характеристик разрушения образца путем обеспечения заданной скорости его деформирования после достижения максимума несущей. способности, корпус выполнен составным из испытательной и поршневой камер разного диаметра, поршень — ступенчатым, имеет сквозной канал, одна часть поршня размещена в испытательной камере, а другая - в поршневой, а средства дина- Е мического воздействия на поршень и жидкость в камере выполнены в виде сообщенного с полосью испытательной .камеры через Сыстролеастзукмка кла1пан ресивера регулируемого объема.

1019278

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания материалов на воздействие динамического трехосного пропорционального сжатия.

Известен стенд для испытания 5 материалов на трехосное динамическое сжатие, содержащий заполненную жидкостью камеру высокого давления, гидравлический силовозбудитель и источник высокого давления. Образец 10 устанавллвают в камере между опорой и поршнем силовозбудителя и подключают силовозбудитель к источнику высокого давления. При этом образец нагружается динамической осевой сжимающей нагрузкой и постоянной радиальной нагрузкой (1).

Недостатком этого стенда является то, что он не позволяет. производить нагружение материала динамической нагрузкой одновременно по всем трем осям.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

I стенд для испытаний материалов на воздействие трехосного динамического пропорционального сжатия при условии 0 =0;1 =Cdq содержащий прочный корпус с заполненной жидкостью полостью для размещения испытуемого образца, установленный в камере пор30 шень для передачи на.образец осевого динамического усилия и средства динамического воздействия на поршень и жидкость в камере. Поршень выполнен составным из двух коакси- 35 альных частей. Средняя часть поршня передает динамическое воздействие непосредственно на образец, а внешняя кольцевая часть поршня на жидкость в камере, окружающую об- 40 разец. Таким образом, образец подвергается динамическому сжатию по трем осям, а пропорциональность напряжений по осям определяется отношением площадей частей поршня (2). 45

Недостатком этого стенда является невозможность точного доэирования энергии, запасенной в средствах динамического воздействия на поршень и жидкость. Из-эа этого энергия запасается с большим запасом, вследствие чего скорость деформации после достижения образцом максимума несущей способности резко возрастает и не удается регистрировать полную зависимость "напряжение — деформация", включая участок падения несущей способности образца от максимума до нуля, так как затруднена развертка во времени динамических . 60 процессов„ скорость которых изменяется на несколько десятичных порядков.

Белью изобретения является повышение точности измерения характе" ристик разрушения образца путем обеспечения заданной скорости его деформирования после достижения максимума несущей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытаний материалов на воздействие трехосного динамичесокго пропорционального сжатия при условии 6 - =6 =Cb, содержащем корпус с заполненной жидкостью камерой высокого давления для размещения испытуемого обра=-ца, установленный в камере поршень для передачи на образец осевого динамического усилия и средства динамического воздействия на поршень и жидкость в камере, корпус выполнен составным иэ испытательной и поршневой камер разного диаметра, поршень ступенчатым, имеет сквозной канал, одна часть поршня размещена в испытательной камере, а другая — в поршневой, а средства динамического воздействия на поршень и жидкость в камере выполнены в виде сообщенного с полостью испытательной камеры через быстродействующий клапан ресивера регулируемого объема.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд; на фиг. 2 — диаграмма зависимости "нагрузка F — деформация образца" и упругого восстановления системы ™ресивер — система осевого динамического сжатия образца-испытательная камера".

Стенд содержит составной корпус, состоящий иэ испытательной камеры 1 и поршневой камеры 2. В испытательной камере 1 размещен испытуемый образец 3, зажатый между опорой 4 и ступенчатым поршнем 5, Полость б испытательной камеры 1 сообщена посредством канала 7 в поршне 3 с полостью 8 поршневой камеры 2.

Ресивер 9 регулируемого объема подключен к полости б через быстродействующий клапан 10, Для заполнения полостей б и 8 и ресивера 9 жидкостью служит насос 11. Сброс давления из системы осуществляется через вентиль 12.

Стенд работает следующим образом.

Образец 3 устанавливают в полость б испытательной камеры 1 ° Закрывают камеру 1 опорой 4 и заполняют ее рабочей жидкостью от насоса 11 при открытом клапане 10. После этого, открыв вентиль 12, регулируют объем ресивера 9. Закрывают вентиль 12 и поднимают давление в ресивере 9 до заданной величины (Рер) путем подключения его к насосу 11.

После открытия клапана 10 сжатая в ресивере 9 жидкость перетекает в полость б и через канал / в поршневую полость 8. В результате этого поршень 5 производит динамическое сжатие образца 3, а жидкость, окружа1019278 где д, — абсолютная запредельная деформация образца (эа максимумом несущей способности).

+(с) с= с + к, ющая образец 3 в полости 6, осуществ» Давление Рор в ресивере выбирают ляет его динамическое сжатие по двум так, чтобы усилие, развиваемое систе другим осям. мой нагружения, примерно соответстВ зависимости от величины парамет- вовало несущей способности образца ра С выбирается площадь сменного на всем нисходящем участке характепоршня 5 и соответственно диаметр, 5 ристики "нагрузка - деформация", полости 8 сменной поршневой камеры 2. т.е. угол наклона характеристики

Выбор необходимого начального "нагрузка - деформация" системы осеобъема Vp ресивера и начального дав- вого динамического сжатия и угол ления Р р в нем осуществляют следу- наклона нисходящего участка характеющим образом. ор

10 рнстнки образца "нагрузка — деформаСтроят полную диаграмму "нагруз- ция" должны совпадать (фиг. 2). ка - деформация" (F -д), включая Тогда получают участок за максимумом несущей способности, полученную для образца . . р р x — Г„-.,— ;; =, Ь вЂ” — -Ч ь статической скорости деформации. с„ "к- 8 з с " 6с

Начальный Vp объем реснвера определяют исходя из необходимого расхода аМ жидкости при деформации образца -на величину Ь с учетом сжимаемостк рабочей жидкости, начального давления Рор в

T "-Р ресивере, упругой деформации корпуса р op с и упругой сжимаемости жидкости в

Тю оз итательной карре 25 р F „ d- "кФ "

Ч p ox b, V Vpррор (м)

Fì Ор к . - наг зка на образец Зо где 5 - площадь поперечного сечения образца; щей способности;

S — площадь поперечного сечения части ступенчатого оршня, раэмеще поршевой камере ства динамического воэПлощадь Sс,определяют исходя из

С-параметра создаваемого напряженночения части ступенчато- gp го состояния.

ro поршня, размещенной в испытательной

Предварительно выбранный объем камере; ресивера и начальное давление в нем

Ь - полнаЯ абсолютнаЯ де- до ollHTa увеличив т на 10-20%

45 (этим учитывается незнание. свойств максимумом несущей спо- образца при динамическом нагружении).. собности);

Использование предлагаемого стенС=О /б — параметр пропорциональ- да позволит точно определять харакь ности создаваемого нап- теристики деформирования образца ряженного состояния; 5Q вплоть до полной потери неСущей споЧ вЂ” объем испытательной

К собности при: пропорциональном динакамеры мическом сжатии, характерном для

Приравнивая уравнения (1) и (2 ), процессов взрыва, горного удара и других динамический явлений, расшию

Vгорных пород эа максимумом их несущей

Мор ,способности при разных-видах нагруже с(ь с рмох

Мы ния, позволит точнее прогнозировать

С 1 ч

5p р " рор опасность горных ударов.

1019278

Заказ 3750/35

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель В. Финогенов

Редактор T. Кугрышева Техред A.Ач Корректор И. Ильин