Способ испытания материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ I 298586

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ( (1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3910848/22-03 (22) 11. 06. 85 (46) 23.03.87. Бюл. N 11 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г. Литвинский, С.А. Курман и В.В. Присташ (53) 620.173 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР и"-. 1081346, кл. Е 21 С 39/00, 1982. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ .(57) Изобретение касается испытаний образцов материалов, в частности горных пород при объемном сжатии. Цель— снижение трудоемкости испытаний за счет повышения объема информации о свойствах материала, получаемой при о испытании одного образца. Его размещают в заполненной жидкостью камере стабилометра и нагружают путем при(go 4 G 01 N 3/08 // Е 21 С 39/00 ложения к последнему внешнего давления. Нагружение образца проводят последовательно выполняемыми циклами.

В каждом из них вначале повьппают интенсивность напряжений до момента, когда параметр нагружения, равный производной интенсивности напряжений по интенсивности деформаций, достигнет заданного предела. Фиксируют компоненты напряжений и деформаций.Затем снижают интенсивность напряжений. Между циклами нагружения осуществляют изменение шарового тензора напряжений путем изменения внешнего давления. Момент перехода материала образца в запредельное состояние в данном цикле определяют по равенству параметра нагружения значению этого параметра в момент окончания нагружения предыдущего цикла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1798586

Изобретение относится к технике испытаний образцов материалов, в частности горных пород при объемном сжатии.

Цель изобретения — снижение трудо- 5 е" кости испытаний за счет повышения объема информации о свойсТвах материала, получаемой при испытании одного образца.

На фиг.1 показана диаграмма О. Мора и последовательность изменения напряженного состояния образца испытуемого материала; на фиг.2 — схема стабилометра, предназначенного для осуществления способа испытания материалов.

Стабилометр содержит предназначен.ную для испытания образца 1 камеру 2,,заполненную рабочей жидкостью,регули- .

20 рующее устройство 3, соединенной с камерой 2, поршень 4, датчики 5 деформации образца 1 и манометр 6.Для приложения к стабилометру внешнего давления Р используется пресс (не показан).

Способ осуществляется следующим образом.

Образец 1 испытуемого материала размещают в заполненной жидкостью камере 2 стабилометра. Устанавливают на образце 1 датчики 5 деформации и поршень 4, причем количество жидкости в камере 2 подбирается так, что поршень 4 не соприкасается с образI цом 1. Затем стабилометр устанавливают под пресс для нагружения образца 1 путем приложения к стабилометру внешнего давления. Силовым приводом пресса в стабилометре создают нагрузку Р,, заранее заданную для дан 40 ного цикла нагружения, В этом случае поршень 4 не взаимодействует с образцом 1, и последний нагружен всесторонним давлением Р,, равным давлению пресса на поршень 4. Вращая рукоятку регулирующе о устройства 3, постепенно в него перепускают рабочую жидкость из камеры 2. Поршень 4 опускается и контактирует с образцом испытываемого материала, передавая

50 на него вертикальную нагрузку. По мере выпуска рабочей жидкости из камеры 2 боковое давление8 =б на образец падает, а вертикальное о возрастает. Боковое давление на образец регистрируют по манометру 6, а вертикальное давление на образец определяют по формуле

5, =-(Р - 6 ) /, - 8 где P — постоянное давление на поршень 4 со стороны пресса

p = — Па.

У У и

Q — силовое воздействие пресса на поршень 4, H

S„ — площадь поршня, м — боковое давление на образец по манометру 6, Па," соотношение площадей поршня

$„и образца S, =S„/S,.

Интенсивность напряжений с учетом принятых обозначений < .=(р ) .2.

При нагружении образца одновременно с помощью тензодатчиков 5 определяют интенсивность деформации — 3(,- 4.

4 где Е и — продольная и попереч1 ная деформации образца.

При этом, производя контролируемое деформирование образца 1, переводят вначале круг напряжений на диаграмме О.Мора (фиг.l) из точки Р„ в круг 7 с центром О, а затем в круг

8 с центром О .

С помощью микропроцессора (либо аналогового преобразователя) в реальном режиме времени производят автоматическую обработку и постоянный контроль процесса нагружения по параметl ру нагружения Н, равному производной интенсивности напряжений по интенсивности деформаций: одновременно осуществляя запись тензоров напряжений //6;.,Ц и деформаций

//F-;„//., При параметре нагружения Н больше заданного уровня нагружение продолжают, вращая рукоятку регулирующего устройства 3. Как только параметр нагружения снижается до заданного уровня (например, H=0), фиксируют компоненты напряжений и деформаций и уменьшают интенсивность напряжений путем снижения до нуля внешнего давления Р, На этом заканчивается первый цикл нагружения образца 1.

Затем с помощью устройства 3 добавляют рабочую жидкость в камеру 2 и переходят к следующему циклу нагруже1;1 98586 ния. Для этого изменяют шаровой тензор напряжений путем изменения прикладываемого к стабилометру внешнего давления от пресса. При этом вначале создают на образце 1 гидростати- 5 ческое давление P При измененном шаровом тензоре производят нагружение образца 1, перепуская жидкость в регулирующее устройство 3 до тех пор, пока параметр нагружения Н =

= dF./d E.)0, и прекращая вращать рукоятку устройства 3 при снижении параметра Н до заданного значения (Н=О).

Этбму моменту соответствует круг 9 (фиг.1). На диаграмме О. Мора проводят общую касательную к предельным кругам 10 и 9, которые соответствуют одному и тому же механическому состоянию материала в моменты разгрузки и нагрузки при разных шаровых тен- 20

sopax напряжений. Таким образом строится предельная огибающая. Далее испытания материала продолжают, последовательно чередуя циклы нагружения и разгрузки образца при разных зна25 чениях его гидростатического сжатия и получая семейство предельных огибающих 11 и 12 и т.д.

Запредельное деформирование образца 1, которому соответствуют кривые

13 и 14 и т.д., легко идентифициру,ется по значению параметра нагружения Н О, что значительно повышает точность определения деформационнопрочностных свойств материала.

Формула изîápeòåíèÿ

1. Способ испытания материалов, включающий размещение образца испытуемого материала в заполненной жидкостью камере стабилометра, нагружение образца путем приложения к стабилометру внешнего давления и измерение напряжений и деформаций, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости испытаний за счет повышения объема информации о свойствах материала, получаемой при испытании одного образца, нагружение образца проводят последовательно выполняемыми циклами, в каждом из которых вначале повышают интенсивность напряжений до момента, когда параметр нагружения, равный производной интенсивности напряжений по интенсивности деформаций, достигнет заданного предела, фиксируют при этом компоненты напряжений и деформаций, а затем снижают интенсивность напряжений, причем между циклами нагружения осуществляется изменение шарового тензора напряжений.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что каждый цикл на" гружения при запредельных деформациях производят при постоянном внешнем давлении, а интенсивность напряжений повышают, выпуская дозированные количества жидкости из камеры стабипометра, следующий цикл проводят после добавления жидкости в камеру, изменение шарового тензора напряжений осуществляют путем изменения внешнего давления, причем момент перехода материала образца в запредельное состояние в данном цикле определяют по равенству параметра нагружения значению этого параметра в момент окончания нагружения предыдущего цикла.

1298586

Составитель В. Тальвойш

Редактор И. Горная Техред Н.Глущенко Корректор О. Луговая

Заказ 879/43

Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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