Устройство для определения динамической прочности материалов

 

..SV„„1021988 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОН Л

РЕЯПУБЛИН."И59

/

/,:..

/ у,; .,; „ /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ".-::::: /

Н AB TOPCtlOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТНРЫТЖ (21) 3378280/25-28 (22) 08.01 ° 82 (46) 07.06.83. Бюл, Р 21 (72) Г.Б. Муравии, В.В. Машечков, Л.М. Лезвинская и A.Ä. Лиходько (53) 620 ° 178.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство. СССР

9 72684 кл. G 01 М 3/30, 1947 °

2. Финкель B.М., Муравин Г.Б., Лезвинская Л.М. Исследование плот ности потока энергии при распространении трещины продольного сдвига."Дефектоскопия", AH СССР, 1980, Р 7, с. 14, рис. 3 (прототип). (54)157) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ.НИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, содержащее средства ударно ° го нагружения испытываемого образца и аппаратуру для измерения параметров акустической эмиссии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения удельной.поверхностной энергии хрупкого материала, например бетона, при нагружении образца под действием взрыва sего внутренней полости, оно снабжено цилиндрическим экраном для размещения внутри него образца, установленными на внутренней поверхности экрана пьезоэлект- рическими преобразсвателями силы удара и аппаратурой для регистрации сигналов пьезоэлектрических преобразователей. 3

1021988

Изобретение относится к исследо-. ванию прочностных свойств материалов, в частности к устройствам для определения динамической прочности бетона, горных пород и подобных материалов, Известно устройство для опредеде. ния динамической прочности материалов, в частности горных пород, содержащее средство динамического воздействия на испытуемый образец, 10 представляющее собой кумулятивйый

-заряд. Крепкость горной породы определяют по величине образовавшейся при взрыве кумулятивного заряда воронки (1 ). 15

Недостатком устройства является сложность проведения динамических испытаний при использовании кумулятивных зарядов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения динамической прочности материалов, содержащее средство ударного нагружения испытываемого образца и аппаратуру для измерения параметров акусти25 ческой эмиссии.

Образование трещины при ударном воздействии на образец происходит под действием импульсного электрогидравлического силовозбудителя. О величине энергии, пошедшей на раз-. рушение образца, судят по параметрам акустической эмиссии, излучаемой при проращивании трещины в образце под действием ударной нагрузки E2 Q.

Однако известное устройство имеет недостаточную точность определения энергии разрушения, в частности удельной поверхностной энергии хруп- 40 кого материала, вызванную тем, что не учитывается часть энергии, идущая на сообщение кускам разрушенного образца кинетической энергии. В особенности этот недостаток проявля- 45 ется при нагружении образца взрывом в его внутренней полости.

Целью изобретения является повышение точности определения удельной поверхностной энергии хрупкого материала, например бетона, при наг5 ружении образца под действием взрыва в его внутренней полости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено цилиндрическим экраном для размещения внутри него образца, установленными на внутренней поверхности экрана пьезоэлектрическими преобразователями силы удара и аппаратурой для регистрации сигналов .пьезоэлектрических преобразователей.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит средства удар-. ного нагружения, выполненные, в 65 частности, в виде коаксиального электрода 1, опущенного в заполненную жидкостью 2 полость 3 испытуемого,кубического образца 4 и подключаемого к электроду источника 5 импульсной электрической энергии (батарея конденсаторов), аппаратуру 6 для регистрации параметров акустической эмиссии, подключенную к пьезопреобразователям 7 акустического воздействия, цилиндрический экран 8, на внутренней поверхности которого размещены пьезопреобразователи 9 силы, подключенные к аппаратуре 10 для измерения сигналов этих преобразователей. Пьезопреобразователь 7 акустического воздействия подключен к аппаратуре 6 через селективный микровольтметр 11, выделяющий узкую полосу частот (1,25 — 0,001 мГц), соответствующую шумам, возникающим при деформации образца и образовании трещин.

Устройство работает следующим образом.

Образец 4 (куб размером 200х200х х200 мм) с центральной цилиндрической полостью 3 диаметром 20 мм и глубиной 100 мм, заполненной жидкостью 2, устанавливается в центре экрана 8. Внутрь полости вводится коаксиальный электрод 1. На конце электрода 1 имеется тонкая медная проволочка.

Для осуществления электрогидродинамического взрыва к электроду 1 подключают источник 5 импульсной электрическо . энергии. Медная прово4 лочка служит для повышения стабильности электрического разряда, который создает в жидкости 2 ударную волну, разрушающую образец 4. Энергия взрыва регулируется числом и напряжением заряда конденсаторов источника 5.

После разрушения образца измеряют площадь вскрывшейся поверхности (поверхности разрушения). Для частей образца, имеющих малый размер, приме

; няют гранулометрический способ,а длябольших кусков — планиметрический способ определения площади поверхности

Кроме того, определяют с помощью пьезопреобразователей 9 силы ударов, которые предварительно протарированы методом Гопкинсона, кинетическую энергию разлетающихся кусков образца. Сигналы пьезопреобразователей регистрируются осциллографом.

Измерение акустической эмиссии (A3) осуществляется пьезопреобразователем 7 акустического воздействия с резонансной частотой Хр з = 1,25 мГц, подключенным к аппаратуре 6 через .селективный,микровольтметр 11 ° Аппаратура 6 запускается сигналом пьезопреобразователя 7.

1021988

Составитель В. Финогенов

Редактор Н. Лазаренко Техред О.Неце Корректор A.Èëüèí

Заказ 4027/33 . Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Энергия взрыва Р, расходуемая на разрушение, складывается из взр. затрат на образование свободной поверхности 1Ьов Snosf y+ и перемещеwe образовавшихся кусков где S, - площадь вскрывшейся поn a верхности; з еф- удельная эффективная поверхностная энергия, A n - амплитуда и число ударов кусков образца о пьеэопреобразователи 9 силы ударов.

Таким образом э е можно определить следукщим образомф и ъе

nos

Предлагаемое устройство для определения динамической прочности ма10 териалов позволяет повысить точность определения способности материала сопротивляться динамическому разру-, шению эа счет учета энергии, расходуемой на сообщение осколкам образ15 ца кинетической энергии.