Устройство для моделирования напряженного состояния твердых материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее электрическую линию, в которую включены элементн, моделирующие вязкие, упругие и пластические свойства твердых материалов, и источники питания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно выполнено в виде электрической цепи, составленной из электрических лиНИИ , включенных по схеме треугольника , а источники питания подключены к. его вершинам. (Л с

СОЮЗ COSFTCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(5В Е 21 С 39/0.0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 339 4822/22-0 3 (22) 05.02 ° 82 (46) 07.12.83. Бюл,945 (72) С.Ф. Алексеенко и В.П. Мележик (71 ) Стахановский филиал Коммунарс — . кого горно-металлургического института (53) 622.289(088.8) (56 ) 1. Ренжиглов Н.Ф. Исследование реологических свойств влажных горных пород применительно к решению задач горного давления, Автореф.дис.на соиск.учен;степени канд. техн. наук, ИГД им.A.A. Скочинского, 1967.

2. Тетельбаум И.M. Тетельбаум Я.И. Модели прямой .аналогии.

М., 1979, с.150(прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее электрическую линию, в которую включены элементы, моделирующие вязкие, упругие и пластические свойства твердых материалов, и источники питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно выполнено в виде электрической цепи, составленной иэ электрических ли ний, включенных по схеме треугольника, а источники питания подключены к. его вершннаи.

1059180

ИИП1ПИ Заказ 9777 33 Ти аж 603 Подписное

Ьнлиал ППП" Патент", г.ужгород,ул. Проектная, Г

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования напряженного состояния горных пород, грунтов и других твердых материалов в условиях объемного нагружения.

Известно устройство для моделирования напряженного состояния твердых материалов, содержащее элементы, моделирующие вязкие, упругие и пластические свойства твердых материалов Г11 .

Недостатком данного устройства является iо, что оно не позволяет исследовать напряженное состояние твердых материалов в услозиях объемного нагружения.

Известно устройство для модели« рования напряженного состояния твердых материалов, содержащее. электрическую линию, в которую включены элементы, моделирующие вязкие, упругие и пластические свойства твердых материалов, и источники питания $2) .

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает необходимой точности измерений, так как не позволяет учесть объемный характер напряженного сос тояния твердых тел.

Целью изобретения является повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования напря>кенного состояния твердых материалов, содержащее электрическую. линию, в которую включены элементы, моделирующие вязкие, упругие и пластические свойства твердых материа лов, и источники питания, выполнено в виде электрической цепи, состав- ленной из электрических линий, включенных по схеме треугольника, а источники питания подключены к его вершинам.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для моделирования ,сло>хного напряженного состояния твердых материалов содер>кит электрические линии Х, g и Е, соединенные в треугольник 1, к вершинам которого 2 подключены источники 3 питания. Каждая из электрических линий содержит емкости 4 и >, а также сопротивлеииЖ б и.7, моделирующие упругйе и вязкие свойства исследуемого материала.

С целью моделирования изотропной или анизотропной среды электрические линии х, ч, > могут быть однотипными или раэнотипными. Схема, представленная на чертеже моделирует среду Бюргерса.

" целью моделирования горних мас-, сивов и других сложно построенных

1 материалов и тел элементарные треугольники могут быть объединены в системы треугольников как плоские, так и объемные.

Устройство работает следующим образом.

На вершины треугольников 1 подают электрические потенциалы заданной величины и Формы. При одинаковых потенциалах считается, что устройство нагружается по трем взаимно перпендикулярным осям одинаковыми по величине напряжениями. При этом замеряют токи, протекающие по отдельным плечам треугольника, в зависймости от времени. Проинтегрировав кривые токов, получают величину заряда (деформаций) по отдельным осям.

Символами Е к, 6 >, Eg обозначены деформации в направлении трех главных осей

Напряжение 6„ вызывает относитель-: ную продольную деформацию сжатия

З0. по оси Х и поперечные деформации растяжения - по осям ) и 2.: Е иЕ .

Напряжение б вызывает деформацйи: по оси М - поперечную Г по осич ц х> продольную E по оси Š— поперечную

il > )

35 Е, Аналогично напряжение 6 вызы«

saeT деФормации: по оси х - попереч ную Е ", по оси ) — поперечную E> по оси Z - продольную E

Таким образом, образец аргиллита

40 при всестороннем сжатии по осям и оказался сжатым, а цо оси g - растянутым, причем сумма деформаций. сжатия равна деформации растя>кения.

Кроме того, подтверждены ранее полу—

4 чеиные данные о том, что в случае всестороннего равномерного сжатия изотропной среды деформации происходят без изменения объема.

Данное устройство для моделиро50 вания сложного напряженного состояния твердых материалов позволяет получить полную картину поведения твердых материалов во всем диапазоне скоростей приложения нагрузки, что не достижимо на других устройствах. Предлагаемое устройство, позволяя решить более сложные задачи, в то же время в 10-20 раз дешевле по сравнению с известными техническими устройствами. Примерно во столь60 ко же раз сокращается и время, необходимое для проведения измерений.