Устройство для испытания образцов материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания на прочность лобразцов материалов , в частности горных пород, при одноосном или многоосном-нагругкении. Цель - расширение функциональных возможностей путем исследования S СО ю со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.ЯК 1293541

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AST0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ (21) 3962464/ 22-0 3 (22) 08. 10. 85 (46) 28.02.87, Был. В 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В.Лодус (53) 620.173(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 461333, кл. С 01 N 3/08, 1971. (5 4 G Of N 3/10//Е 2f С 39/PO (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗ-

ЦОВ ИАТЕРИАПОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания на прочность .-образцов материалов, в частности горных пород, при одноосном или многоосном.нагру1кении. Цель — расширение функциональных возможностей путем исследования

1293541 энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения.

На опорной раме 1 размещены гидроцилиндры (ГЦ) 2 с поршнями 3 и приспособлениями для сброса нагрузки.

Они выполнены в ниде втулки (В) 11, размещенной в полости ГЦ 2, и тя.ги 12 для изменения положения В 11 в полости ГЦ 2. С поршнями 3 соединены захваты 4 для образца 5. Подпоршневая и надпоршневая полости 7 и 8 через вентили 9 и 10 соединены с гидросистемой 6. Поршень 3 размещен во В 11, имеющей в боковой стенке!

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания на прочность образцов материалов, в частности горных пород, при одноосном или многоосном нагружении и для изучения энергообмена между нагружающей системой и образцом.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем исследования энергообмена между наI гружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения.

На чертеже показана схема установки для испытания образцов материалов.

Установка содержит опорную раму размещенные на ней гидроцилиндры 2 с поршнями 3 и приспособлениями для 20 сброса нагрузки, захваты 4 для образца 5, соединенные с поршнями 3, и гидросистему 6, соединенную с подпоршневыми 7 и надпоршневыми 8 полостями гидроцилиндров 2 через венти25 ли 9 и 10. Каждое из приспособлений для сброса нагрузки выполнено в виде втулки ii размещенной в полости гидроцилиндра 2,и тяги 12 для изменения положения втулки в полости гидроцилиндра 2, при этом поршень 3 размещен во втулке 11, а втулка имеет в боковой стенке канал 13 для сообщения подпоршневой 7 и надпоршневой 8 полостей, длина канала 13 в 35 канал 13 для сообщения полости 7 и полости 8. Длина канала 13 в направлении оси В ll меньше рабочего хода поршня 3, но больше ширины его зоны уплотнения. При подаче давления в полость 7 поршень 3 смещается влево относйтельно В 11,что вызывает деформацию образца 5. Жидкость по каналу 13 устремляется в полость 8, выравнивая давление в полостях 7 и 8.

Поршень 3 останавливается, и деформирование идет за счет упругой энергии образца 5. Изменяя нагрузки, проводят серию опытов на различных участках. 1 ил.

2 направлении оси втулки 11 меньше рабочего хода поршня 3, но больше ширины зоны уплотнения поршня 3. Начальные объемы полостей 7,8 гидроцилиндров 2 регулируются расположением гидроцилиндров 2 относительно опорной рамы 1 и соединенными втулками 14. Количество гидроцилиндров 2 и их расположение на раме 1 определя. ется видом напряженного состояния, создаваемого на образце 5.

Установка работает следующим образом.

На контрольном образце 5 проводятся предварительные испытания по определению деформационных и прочHocTHblx cBoHcTB испытуемого материала при том виде напряженного состояния, при котором предполагается исследование энергообмена.Для этой цели гидроцилиндры 2 на раме 1 размещают по схеме, обеспечивающей требуемое напряженное состояние, а тяги 12 отсоединяются от втулок 11..

Вентили 9,10 устанавливают в положения, обеспечивающие подачу давления либо в полости 7 для создания сжимающих нагрузок, либо в полости 8 для создания растягивающих нагрузок. Для изображенной схемы горизонтальная ось является сжимающей, вертикальная — растягивающей. При подаче давления в гидросистему 6 происходят соответствующие схеме перемещения поршней 3 совместно с втул1293541

ВНИИПИ Заказ 375/44 Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ками 11 вплоть до разрушения образца 5 с полной энергопередачей от нагружающей системы к образцу 5. Объем передаваемой энергии задается начальным положением поршней 3 в гидроци- 5 линдрах 2 путем изменения положения гидроцилиндров 2 относительно рамы 1. В результате предварительного опыта определяются нагрузки и деформации по осям образца 5, а также характер разрушения материала при полной энергопередаче.

При проведении серии подобных опытов при различных начальных положениях поршней 3 устанавливают взаимосвязь характера разрушения от величины энергии системы при полной энергопередаче.

После выполнения предварительных опытов и исследований при полной энергопередаче приступают к основному режиму испытаний на данной установке. Для этого соединяют тяги 12 с втулками 11 и размещают втулки 11 в гидроцидиндрах 2 так, чтобы в мо— ( мент достижения образцом 5 предела прочности уплотнение поршня 3 миновало один из выходов канала 13. Поршень 3 устанавливают в положение, при котором канал полностью располагается в одной из полостей 7 или 8 гидроцилиндра 2. Затем включают гидросистему 6 и подают давление в полости гидроцилиндров 2 в соответствии со схемой нагружения образца 5. 35

При подаче давления в полость 7 гидроцилиндра 2 (показан в разрезе) его поршень. 3 смещается влево по чертежу относительно втулки 11.

Полость 8 на этом этапе свободна от 40 жидкости. Смещение поршня сопровождается деформацией образца 5. При достижении образцом 5 деформации, соответствующей пределу прочности, уплотнение поршня 3 проходит правый 45 по чертежу вход в канал 13 и жидкость из полости 7 устремляется в полость 8 по каналу 13. Давления в полостях 7,8 выравниваются, перемещение поршня 3 прекращается, энергия у> к образцу 5 со стороны поршня 3 не поступает и дальнейшее деформирование образца 5 идет только за счет упругой энергии материала самого образца 5. Аналогично, по другим осям деформирование осуществляется только упругой энергией материала образца 5. Величина разлета осколков, их дробление идет в этом случае беэ участия перемещающихся деталей установки, т.е. без подвода энергии от нагружающей системы. Фиксируют результаты испытаний и проводят новые опыты, в которых сброс нагрузки производится на различных участках запредельной ветви деформирования, с ,различным запасом энергии начального разгона деталей установки перед последующим их торможением. В результате получают полное представление об участии энергии нагружающей системы совместно с энергией материала образца н отдельно материала образца в энергетическом балансе и характере разрушения при данном виде напряженного состояния. Затем изменяют вид напряженного состояния путем переключения вентилей 9,10 изменением количества пар гидроцилиндров 2, и серию опытрв повторяют, Формула из обретения.

Установка для испытания образцов материалов, содержащая опорную раму, размещенные на ней гидроцилиндры с поршнями и захваты для образца, соединенные с поршнями гидроцилиндров, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем исследования энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения, она снабжена приспособ.лениями для сброса нагрузки по числу гидроцилиндров, каждое из которых выполнено в виде втулки, имеющей канал в боковой стенке и размещенной в полости гидроцилиндра, и тяги, соединенной с втулкой и служащей для изменения положения втулки в полости гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра размещен во втулке, а канал втулки предназначен для сообщения надпоршневой и лодпоршневой полостей гидроцилиндра и имеет длину больше ширины зоны уплотнения поршня, но меньше величины рабочего хода поршня.