Образец для испытаний горных пород на трехточечный изгиб

 

Изобретение может быть исполь- soBaiHO в горн о-добывающей промьшшенности и обогащении полезных ископаемьйс для исследования физических свойств .материалов . Цель изобретения - повышение точности испытаний при ограниченном объеме испытуемого материала . Для этого на двух противоположных сторонах испытуемого образца (НО) в виде балки 1 прямоугольного сечения в шахматном порядке выполнены надрезы 2. Надрезы 2 выполнены с одинаковым шагом от края НО, равным 1,9-2,0 толщины ИО в точке надреза. Для испытания на изгиб ИО помещают на опорах копра или другого устройства и прикладьшают к нему нагрузку в том -сечении, в котором выполнен надрез и с противоположной от него стороны. Использование ИО позволяет увеличить число измерений в 2 раза и соответственно точность измерений параметров раэрущения в 1,7 раз. Влияние микродеформаций в зоне контакта опоры и ИО при выбранной величине шага становится несущественным. 1 ил, 1 табл. ю 4: сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3841307/22-03 (22) 07.01. 85 (46) 30.06.86. Бюл. 1Ф 24 (71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" . (72) 3.А. Хопунов и С.Л. Ворончихин (53) 620.172(088.8) (56) Кирносов В.И. Измерение.механических характеристик материалов. М.:

Изд-во стандартов, 1976, с. 42-. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД НА ТРЕХТОЧЕЧНЫЙ ИЗГИБ (57) Изобретение может быть использовано в горно-добывающей промышленности и обогащении полезных ископаемых для исследования физических свойств .материалов. Цель изобретенияповышение точности испытаний при

„„ЯО ы1241095 А1 (5ц 4 G 01 N 3/20 // E. 21 С 39/00 ограниченном объеме испытуемого материала. Для этого на двух противоположных сторонах испытуемого образца (ИО) в виде балки 1 прямоугольного сечения в шахматном порядке выполнены надрезы 2. Надрезы 2 выполнены с одинаковым шагом от края ИО, равным

1,9-2,0 толщины ИО в точке надреза.

Для испытания на изгиб ИО помещают на опорах копра или другого устройства н прикладывают к нему нагрузку в том .сечении, в котором выполнен надрез и с противоположной от него стороны. Использование ИО позволяет увеличить число измерений в

2 раза и соответственно точность из= мерений параметров разрушения в

1,7 раз. Влияние микродеформаций в зоне контакта опоры и ИО при выбранной величине шага становится несущественным. 1 ил, 1 табл.

Изобретение относится к исследованию физических свойств материалов, в частности к образцам для определения прочностных характеристик при изгибе, и может быть использовано 5 в горнодобывающей промьппленности и при обогащении полезных ископаемых при совершенствовании процессов дробления и измельчения руд.

Целью изобретения является повыше- 10 ние точности испытания при,ограйиченном объеме испытуемого материала. На чертеже схематически изображен предлагаемый образец.

Образец имеет вид балки 1 прямоугольного сечения с надрезами 2,выполненными в шахматном порядке на двух противоположных сторонах его а одинаковым шагом О от края образца.

Надрезы выполнены такой глубины,что . 20 толщина образца в точке излома (надреза) составляет h, причем отношение а/h составляет 1,9-2,0;

Образец испытывают по стандартной .схеме трехточечного изгиба путем 25 помещения, его на опорах копра или другого устройства для испытания на изгиб. приложением нагрузки в том сечении образца, в котором выполнен надрез с противоположной от него 30 стороны. Испытания проводятся вначале в зоне первого (от края) надреза, затем в зоне второго надреза и т.д., переворачивая каждый раз образец та-. ким образом, чтобы надрез в зоне испытаний находился противоположной от приложения нагрузки стороны.

Проведены сравнительные испытания предлагаемого образца и прототипа.

Из керна диаметром 40 мм и длиной 40

50 мм изготовлено 5 образцов по про тотипу (максимальное возможное количество) размером 10 х 10 х ЗО мм, в которых выполнен надрез П-образной формы глубиной 2 мм так, что толщина 4 . образца в точке надреза составила

8 мм..Из других (подобных) кернов. выполнены предлагаемые образцы такого же сечения с надрезами, идентичными с прототипом по форме и по глу.— бине, при отношении расстояния между надрезами к толщине образца в точке нанесения надреза, равном (1,7-2, 1)h.

Испытания образцов проводились на установке на трехточечный изгиб с цилиндрическими опорами ф 5 мм, рас%5 стояние между опорами составило 24мм, а отношение расстояния между опорами к толщине образца было принято ми95 2 нимально возможным для большинства горных пород и равнялось трем.

Для получения достоверных результатов измерения при ограниченном объеме материала, как правило, идут по пути уменьшения размеров образцов, но структурно-текстурные особенности пород (зернистость, трещиноватость и др,), а также особенности метода испытания существенно ограничивают этот путь. Так для испытания .на трехточечный изгиб отношение расстояния между опорами к толщине не должно быть меньше 3, а толщина образцов для многих горных пород не менее 510 мм. Поэтому, например, иэ керна

4 40 мм длиной 50 мм можно получить не более пяти стандартных образцов квадратного сечения с толщиной 10 мм и привести соответственно 5 измерений.

Использование предлагаемого образца позволяет увеличить число измерений до 10 при этом же объеме матевиалл. что обеспечивает значительное (в 1,7раза) повышение точности измерений, Выбор шага чередования надрезов в образце обусловлен с одной стороны стремлением снизить влияние микронарушений образца, возникающих в процессе первого испытания на все последующие, а с другой стороны выборы минимальной длины образца, на котором можно выполнить не менее,, двух надрезов, и тем самым обеспечить увеличение точности при ограниченном объеме используемого материала.

При величине шага « 1,9h при испытаниях наблюдается уменьшение точности измерения, очевидно, вследствие вие влияния микродеформаций, появляю- щихся в. зоне контакта опоры и .образца на результаты последующих испытаний.

При величине шага, равного 1,9-2,0, влияние микродеформаций становится не существенным.

Увеличение шага ) 2h ведет к снижению точности измерения вследствие уменьшения числа измерений.

Испытание образцов и определение их параметров разрушения проводились по стандартной методике.

Оценка доверительных интервалов .осуществлялась при доверительной вероятности:0,95, а оценка точности определялась каквеличина,обратная модулю относительнойошибки измерения .

Результаты сравнительных испытаний известного и предлагаемого образцов приведены в таблице.

1241095

ОтносиДоверительный

ТОчность

Среднее значение разрушения, Дж/М2

Шаг

Образец

Объем

Число тельная ошибка кадре за испытуемого. измерений интервал, дж/м измерения, 7 материала cM3

+12,6

7,9

1101

798

Известный 62,8 (прототип)

+60

17 ° 4

811

13 5

Предлагаемый

+106

«+13, 6

+10,5

«+7, 2

+7,2

+f2,7

1,7h 783

1,8h 806

1,9h 839

2h 824

62,8

62,8

6,2,8

62,8

62,8

7 3

9,5

+61

13, 9.

+59

13,9

2 ih 832

+106

7,9

Формула изобретения

Составитель В. Петрова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О..Луговая

Редактор А. Гулько

Тираж 778 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3480/37

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Анализ таблицы показывает, что. предлагаемый образец по сравнению с известным при одийаковом объеме испытуемого материала позволяет увеличить число измерений i 2 раза (c 5 до 10 измерений) и тем самым обеспечивает повышение точности определения энергии разрушения в 1,7 раза

30 (.с ?,9 до 13,9) .

Кроме того, для измерения прочностных характеристик с точностью,обеспечиваемой числом измерений равным, например, 10, для образцов по прото- З5 типу требуется в два раза больше материала, чем для описываемых.

Образец для испытания горных пород на трехточечный изгиб, выполненный в виде балки прямоугольного сечения с надрезом, о т. л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышение точности при ограниченном объеме испытуемого материала, в образце выполнены допол нительные надрезы, причем последние расположены в шахматном йорядке на двух противоположных сторонах образца с одинаковым шагом от его края, равным (1 9-2,0) h, где h — толщина образца -в точке надреза.