Способ измерения напряжений в модели из эквивалентных материалов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МОДЕЛИ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий нагружение модели,, измерение электросопротивления размещенного в ней измерительного датчика , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета адгезионных явлений, дополнительно нагружают и измеряют электросопротивление размещенного в образце из такого же эквивалентного материала тарировочного датчика, при этом в процессе измерений обеспечивают равенство электросопротивлений тарировочного и измерительного датчиков и по полученной нагрузке судят о величине напряжений в модели.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„ЯЦ„„1132016 (5ц Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

002

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ (21) 3641981/22-03 (22) 16.09.83 (46) 30.12.84. Бюл. л.- 48 (72) M,Ï.Çáîðùèê, Е.И.Назимко, И.В.Баклашов и В.В.Назимко (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 622.235(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 177823, кл . F. 21 С 39/00, 1965.

2. Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления.

Л., "Недра", 1968, с. 156 (прототип), (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

В МОДЕЛИ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ> включающий нагружение модели, измерение электросопротивления размещенного в ней измерительного датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета адгезионных явлений, дополнительно нагружают и измеряют электросопротивление размещенного в образце из такого же эквивалентного материала тарировочного датчика, при этом в процессе измерений обеспечивают равенство электросопротивлений тарировочного и измерительного датчиков и по полученной нагрузке судят о величине напряжечий в модели.

1 11320

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для измерения нормальных напряжений в модели иэ эквивалентных материалов, в частности при изучении процессов сдвижения горных пород во время разработки месторождений полезных ископаемых.

Известен способ определения деформаций и напряжений в моделях из эквивалентных материалов с помощью тензодатчика, вводимого в испытываемый массив, причем перед вводом датчика в массив его полость заполняют эквивалентным материалом. При уве15 личении нагрузки на датчик тензосопротивление деформируется и изменяет свой номинал, причем изменение номинала пропорционально измеряемому дав(1) °

2О

Однако корпус датчика искажает напряжения вокруг себя из-за значительных размеров, соизмеримых со структурными элементами модели (напРимеР слОистОсти) а ПО этОи пРичине погрешность результатов измерения напряжения велика и составляет 40507..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому ч результату является способ измерения напряжений в модели из эквивалентных материалов, включающий нагружение модеч ли и измерение электросопротивления размещенного в ней измерительного датчика (2) .

Недостатки этого способа обусловлены явлением адгезионного =истерезиса„ возникающего при сжатии однородных проводящих частиц ил., элементов, 40

Опыт работы с подобными датчиками показывает, что они имеют существенный недостаток, заключающийся в сильной зависимости показаний датчика оТ времени его сжатия и грудности измерения разгрузки (т.е. про цесса уменьшения напряжений в модели). Контактное сопротивление между проводящими частицами зависит не только от давления сжатия, но и времени сжатия, температуры, влажности и других факторов. Причем после снятия нагрузки имеет место остаточная адгеэия, уменьшающаяся со временем.

Таким образом, в измерения напряжений вносятся различного рода погрешности, обусловленные сложными законами протекания адгезионных процес16 2 сов. Практика моделирования показывает, ITn погрешность измерения напряжений из-за этого дсхопит до

100Х и более. При массовых измере-. ниях подбирают датчики с одинаковыми характеристиками и тарируют толь. ко один из них, Пель изобретения — повьш ение точности измерений путем учета адгезиОННЫХ ЯВЛЕНИЙ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения напряжений в модели из эквивалентных материалов„ включающему нагружение модели, измерение злектросопротивления размещенного в ней измерительного датчика,. дополнительно нагружают и измеряют эпектросопротивпение размещенного в Образце из такого же зквиваленrHoIо материала тарироиочного датчика, при этом в процессе измерений обеспечивают равенство электросопротивлений тарировочного и измерительного датчиков и по полученной нагрузке судят о величине напряжений в модели.

На чертеже представлен метод обработки результа-.îâ моделирования.

"l p и м е р . В модели из эквиваЛЕНТНЫХ МатЕРИалова СОСТОЯЩИХ ИЗ смеси кварцевого песка (9!Х), гипса (2/) и талька (17), установлены плоские датчики из электропроводной бумаги. Поставлена задача измерить динамику напряжений при ведении очистных работ в гяти пунктах модели.

Дпя этого изготовляют нять пар одина. ковых датчико из =-пектросопротивлением, один из которых измерительный, другой — тарировочный.

Измерительный датчик закчадывают в испытываемую модель,тарировочный датчик устанавливают в средней части образца, изготовленного: з такого же материала и по аналогичной методике, что и модель„ непрерывно измеряют электросопротивпение обОих датчиков. Параллельно с испытанием модели нагружают тарировочный датчик с помощью динамометра, причем нагрузку динамометра подбирают так, чтобы электросопрстнвпение тарировочного датчика было равно электросопротивлению измерительного датчи— ка.

Записывают (:.пи запоминают) изменения нагрузки во времени на динамометре, которая в ;.удет равна мехаПогрешность измерения напряжений, Ж, в способе

Период испытаний

Предлагаемый

Прототип

Парафиновые

Парафиновые

ГипсопесочГипсопесочсмеси ные смеси смеси

Летом в сухую погоду 30-40 15-20 5-10 6

Зимой в сыСоставитель Г.Алексеева

Редактор Ю.Ковач Техред Т.Фанта Корректор,О, Луговая

Заказ 9736/27 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 113201 ническому напряжению в испытываемой модели.

На чертеже приведено изменение во времени электросопротивления одного иэ измерительных датчиков. Про5 цесс тарировки заключается в том, что подбирают динамометром такой режим нагружения, чтобы с возможно большей точностью воспроизвести во времени изменение злектросопротив- 1О ления измерительного датчика (кривая 1). График воспроизведения проведен сплошной линией 2. Для обеспечения адекватности показаний датчика подбирают режим нагружения, отраженный кривой 3.

Процесс тарировки может быть автоматизирован путем подключения аналого-цифрового комплекса к датчикам и динамометрам и использования отрицательной обратной связи ;з схеме тарировки.

Предлагаемы способ по сравнению с прототипом повышает точность результатов моделирования (cM.таблицу).

Иэ таблицы видно, что точность измерения напряжений предлагаемым способом в 2-6 раз вышее, чем у lIpo тотипа. Это говышает обоснованность результатов моделирования и позволяетЗО сэкономить на креплении горных выра6 б боток или повысить безопасность горных работ. рую погоду 60-100 20-30 8-16 6-!О