Способ моделирования напряженного состояния массива горных пород

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет расширить функциональные возможности способа путем обеспечения моделирования внутренних локальных динамических напряжений. Способ включает изготовление модели (М) из эквивалентного материала. Внутри М при изготовлении ее размешают рабочее тело (РТ), в качестве которого используют стержень из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции. Нагружение осуществляют возрастаюшей нагрузкой путем воздействия на М внешнем магнитным полем, вызывая относительное удлинение РТ. Напряжение, возникаюш,ее при этом на М, регистрируется измерительной аппаратурой. Подбором табулированных характеристик относительного удлинения РТ выбирают магнитострикционный материал, удлинение которого вызвало бы полное или частичное разрушение М, квазиадекватное разрушению части массива горных пород при горных ударах. 2 ил. с: iS сл ю 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3948347/22-03 (22) 28.08.85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт угольной промышленности «Центрогипрошахт» (72) В. Н. Пуголовкин, Л. А. Завьялов, В. М. Безденежных и В. В. Брыксин (53) 622.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1076580, кл. Е 21 С 39/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1124123, кл. Е 21 С 39/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 924376, кл. Е 21 С 41/06, 1980. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА

ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет расширить функ„„SU„„1298377 A1 циональные возможности способа путем обеспечения моделирования внутренних локальных динамических напряжений. Способ включает изготовление модели (M) из эквивалентного материала. Внутри М при изготовлении ее размещают рабочее тело (PT), в качестве которого используют стержень из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции. Нагружение осуществляют возрастающей нагрузкой путем воздействия на М внешнем магнитным полем, вызывая относительное удлинение PT. Напряжение, возникающее при этом на М, регистрируется измерительной аппаратурой. Подбором табулированных характеристик относительного удлинения PT выбирают магнитострикционный материал, удлинение которого вызвало бы полное или частичное разрушение М, квазиадекватное разрушению части массива горных пород при горных ударах. 2 ил.

1298377

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при физическом моделировании горного давления методом эквивалентных материалов, в частности при моделировании динамических форм проявлений горного давления.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа путем обеспечения моделирования внутренних локальных динамических напряжений.

На фиг.1 изображена модель цилинд- ip рической формы, реализующая данный способ; на фиг.2 — модель в виде параллелепипеда.

Способ заключается в том, что изготавливают из эквивалентного материала с учетом основных положений теории подобия модель 1, размещают внутри модели при ее формировании в требуемом по условиям моделирования месте рабочее тело 2 для создания нагрузки, выполненное из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции, и датчики 3 для регистрации деформаций, воздействуют на модель магнитным полем, от механизма 4 внешнего воздействия, вызывая при этом относительное удлинение рабочего тела и регистрируют напряжение, возникающее в 25 модели.

Магнитострикция — явление изменения размеров и формы тела при его намагничивании — количественно характеризуется относительным удлинением тела (для материалов с положительной константой магии- ЗО тострикции). Величина относительного удлинения имеет наибольшие значения для тел, выполненных из редкоземельных элементов

У ферромагнетиков магнитострикция в сотни раз слабее, например в типичных ферромагнетиках — железе, никеле,-кобальте, а З5 также в их сплавах относительные магнитострикционные удлинения при намагничивании составляют величины порядка 10 — з

10 5. В антиферромагнетиках и тем более в диапарамагнетиках они гораздо меньше. 4О

Для редкоземельных материалов относительные удлинения при магнитострикции достигают порядка 10 — 10 и более (явление гигантской магнитострикции), причем это проявляется даже вблизи абсолютного нуля температур. Указанный эффект связан, в 45 частности с тем, что атомные магнитные моменты в редкоземельных материалах в среднем на порядок больше, чем у ферромагнетиков и их сплавов.

Способ осуществляется следующим об- 5О разом.

При формировании модели из эквивалентного материала и после ее формирования в нее могут закладываться (и располагаться на ее поверхности) датчики 3 регистрации изменения деформационных характеристик модели, в качестве которых могут быть использованы, например, нашедшие широкое применение при контроле напряженно-деформированного состояния различных материалов, в том числе горных пород, проволочные тензодатчики с различной базой измерения и различной формы. Кроме того, процесс моделирования горного давления с помощью предлагаемого способа может регистрироваться сейсмоакустической аппаратурой (не показана) с помощью датчиков-геофонов, контролирующих «стреляния» и микроудары, возникающие в материале модели в процессе моделирования динамических форм проявления горного давления. Может быть использована также светочувствительная аппаратура (теле-и киносъем ка), особенно при выполнении модели из оптически прозрачных материалов. Регистрационные датчики 3 (тензодатчики) соединяют с вторичной контрольно-измерительной аппаратурой (не показана), например, с автоматическим измерителем деформаций АИД и т. п.

При размещении модели 1 с находящимися внтури последней рабочим телом 2 для создания нагрузки (стержнем из магнитострикционного материала) в зоне активного воздействия магнитного поля, создаваемого механизмом воздействия 4 (электромагнитом, постоянным магнитом), рабочее тело получает удлинение в дискретной форме. При этом внутри модели дискретно увеличивается напряженное состояние, создавая локальную область повышения напряжений.

Изменение первичного напряженно-деформированного состояния модели регистрируется указанной выше контрольно-измерительной аппаратурой, в том числе тензодатиками 3. Подбором табулированных характеристик относительного удлинения рабочего тела можно выбрать магнитострикционный материал, удлинение которого вызвало бы, например, полное или частичное разрушения модели, квазиадекватное разрушению части массива горных пород при горных ударах.

Формула изобретения

Способ моделирования напряженного состояния массива горных пород, включающий изготовление модели из эквивалентного материала, размещение внутри ее при изготовлении рабочего тела для создания нагрузки и нагружение модели возрастающей нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, в качестве рабочего тела используют стержень из магнитострикционного материала с положительной константой магнитострикции, а нагружение осуществляют путем воздействия на модель внешним магнитным полем и регистрируют напряжение, возникающее в модели.

1298377

Составитель И. Фомичева

Реда кто р А. С а бо Техред И. Верес Корректор Т. Колб

Заказ 743/33 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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