Способ определения скорости развития зародышевой трещины и ее стартовой длины

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности определения скорости развития зародышевой трещины и определение ее стартовой длины. Исследуемый образец горной породы нагружают до начала развития магистральной треш.ины. Регистрируют упругую волну, характеризующую момент образования трещины . В последующем регистрируют промежутки времени продвижения трещины через определенные участки noBep.xtiocTH образца. По последним определяют максимальную величину движения трещины. Дополнительно регистрируют импульс естественного электромагнитного излучени.я, возникший в момент старта трещины. Скорость развития трещины и стартовый размер зародышевой трещины определяют по известной формуле. Данный способ позволяет количественно оценить скорость роста трещин на участке и.к ускорения в непрозрачных материалах. Используемый в способе электромагнитный импульс, излучаемый трещиной, имеет скорость распространения на пять порядков выше , чем скорость упругой волны. 3 Hvi. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я)4 E 21 В 4900

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4131792/22-03 (22) 08. 10.86 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (71) Кузбасский политехнический институт (72) В. В. Иванов, Л. А. Колпакова и П. В. Егоров (53) 622.235 (088.81 (56) Авторское свидетельство СССР

¹1076582,,кл. Е 21 С 39/00, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РАЗВИТИЯ ЗАРОДЫШЕВОИ ТРЕЩИНЫ И ЕЕ СТАРТОВОЙ ДЛИНЫ (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель изобретения — повышение точности определения скорости развития зародышевой трещины и определение ее стартовой длины. Исследуемый образец горной породы нагружают до начала развития магистраль, SU» 1408053 А 1 ной трешины. Регистрируют упругую волну, характеризующую момент образования тре шины. В последующем регистрируют промежутки времени продвижения трешины через определенные участки поверхности образца.

По последним определяют максимальную величину движения трещины. Дополнительно регистрируют импульс естественного электромагнитного излучения, возникший в момент старта трешины. Скорость развития трешины и стартовый размер зародышевой трещины определяют по известной формуле.

Данный способ позволяет количественно оценить скорость роста трешин на участке их ускорения в непрозрачных материалах.

Используемый в способе электромагнитный импульс, излучаемый трещиной, имеет скорость распространения на пять порядков выше, чем скорость упругой волны. 3 ил.

1408053

Ч (1) == — — — -100; м c.

Е иакс

v(t) = — Š— v„.

Еиакс

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения

1)азмеров зародышевых трещин и изучения изменения скорости их роста в процессе разрушения горных пород. 5

Цель изобретения — повышение точности определения скорости развития зародыщевой трещины и определение ее стартовой длины.

На фиг. 1 представлена схема нагружеия образца и расположение датчиков; на иг. 2 — эталонные кривые зависимости скоости развития зародышевой трещины (криая 1) и напряженности электрической сотавляющей импульса (кривая 2) от времени; а фиг. 3 — — экспериментальноя осциллограм- !5 . а импульса электромагнитной эмиссии при вижении трещины в образце песчаника.

Способ осуществляется следующим об1)азом.

Исследуемый образец 1 медленно нагружается до начала развития магистральной т!рещины (фиг. 1). Антенна 2 накладыается

«!а образец таким образом, чтобы ее плосКость была по возможности параллельна к

«!аправлению предполагаемого развития маt HñòðàëüHoé трещины (в этом направлении 25

«!м пульс максимален) . И золятор 3 служит

Для электрической изоляции антенны от нагружаюгцего устройства. Через усилитель 4 .! фильтр 5 сигнал поступает на осцилло !раф 6 и записывается в реальном масштабе времени. Фильтр 5 служит при этом для 30

Ko»HåíñàöHH помех промышленных частот и ! собственных шумов усилителя 4. Начальный

1 у!часток записанной кривой (фиг. 2, кривая

) в реальном масштабе времени отражает характер возрастания скорости на участке скоренного движения трещины. При этом количественная зависимость скорости Ч движения трещины от времени имеет следующий вид: где EA) — зафиксированная напряженность электрической составляющей H«»вЂ” пульса от времени;

Чиакс — «»аксимальная скорость движения трещины, м/с; — максимальное значение электрической составляющей электромагнитного импульса; — реальное время, с.

Для нахождения стартового размера зародышевой трещины (2а.) записанный сигнал E(t) строится в безразмерных координатах Е и 1 =- — — "а" в виде зависимости Е ==

= — — — — — =! (— — ) TBKH «» ооразом, что заЕ(1); ЬЛи .

Е мака фиксированная кривая совпадает на начальном участке с эталонной (кривая 2 на фиг. 2)„

Тогда за стартовый раз»ер зародышевой трещины принимают значение 2ао.

Предлагаемый способ позволяет количественно оценить скорость роста трещин на участке их ускорения в непрозрачных материалах. При этом разрешающая способность способа существенно выше, чем во всех известных способах регистрации скорости трешин, так как для этой цели используется естественный электромагнитный импульс, излучаемый движущейся трещиноЙ, скорость распространения которого на пять порядков выше, чем скорость упругой волны. Поэтому минимальное время разрешения ограничено лишь возможностью записывающих осциллографов. Для современных типов осциллографов оно равно 108с.

Притер. При нагружепии образцов песчаника определяют средневзвешенное значение максимальной скорости движения трещин в образцах путем регистрации начального момента образования трещины и последующей регистрации промежутков времени продвижения трещины через определенные, тарированные по длине участка поверхности образца, (по известному способу) опо равно

V 00»!с.

При разрушейии образца песчаника по схеме, изображенной на фиг. 1,;àïèñûâàþò импульсы электромагнитного излучения, соответствующий движению магистральной трещины отрыва, разделяю,ций образец на две части (фиг. 3, кривая 3, для данной кривой реальное время t по оси абсцисс отсчитывают в микросекундах) . Начальный участок данного импульса характеризует быстроту роста скорости трещины, количественная зависимость скорости от времени имеет вид

На фиг. 3 начальный участок эталонной кривой отражает количественную сторону процесса роста скорости. В частности, из анализа данной зависимости можно сделать вывод о том, что за время около 7,5 мкс скорость развития трещины возрастает примерно до значения 75 м/с.

Для нахождения размеров стартовавшей зародышевой трещины кривая строится в безразмерных координатах

Е= — — =!()

E «) sooe а. причем параметр а подбирается таким образом, что эталонная (кривая 4, фиг. 3) и экспериментальная (кривая 3, фиг. 3) кривые совпадают на начальном своем участке.

В результате построения значение а. оказывается равным 10 м. Таки» образом, значение стартовой, длины зародышевой трещины равно 2 10 м.

1408053

Формула изобретения

075

050

Способ определения скорости развития зародышевой трещины и ее стартовой длины, включающий нагружение образца горной породы, регистрацию упругой волны, арактеризующей момент образования трещины, и последующую регистрацию промежутков времени продвижения трещины через определенные участки поверхности образца, по которым определяют максимальную величину скорости движения трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости развития зародышевой трещины и определения ее стартовой длины, дополнительно регистрируют импульс естественного электромагнитного излучения, возникающий в момент старта тпещины, " скорость развития т:зе)пины и»Tартовый размер зароды)невой трещины определяют по формулс

;,. аю; . дю; ъ.:. (). =- „ маркс °

E. н.иаэс с макс че "g(tj — скорость ч)зв )т)ьч тр» пины

E(t) — "-афиксированное зна 1»нис эл»ктрическои состав»1як) ц1»й э. гс к тр! >магнитного импульса GT времени; ...— максимальное значение электрической составляющей эг)сктр)омаг.

HHT:-!O1 О ИМПУ, )ЬСЕ.

Ч н кс М а К С И М а Л Ь Н а и С K G j> O C T! Д В Н Ж С 11 1 . и трсщниь1. М, С; — реальное время, с; полов1! на стартово1 о !) -)амера загн —

ДЫШСВОй TPE 1ÏÈÍÛ. М.

1408053

gg - 0 egg-<

Ор

Составитель И. Фомичева

Редактор В. Бугреакова Техред И. Верее Корректор В. Б>тяга

Заказ 328! /33 Тираж 531 Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, 1заушская наб., д. 4/5

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