Измеритель прочности твердого тела

Авторы патента:

G01N3/48 - путем получения отпечатков от индентора при приложении к нему ударной нагрузки, например падающего шарика (G01N 3/54 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2473069:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при возведении бетонных фундаментов, каналов и других сооружений, возводимых для целей охраны государственной границы, а также в строительной, горной и гидротехнической промышленности при выполнении контроля прочности массивов, возводимых из твердеющих материалов, а также массивов горных пород. Измеритель прочности содержит корпус, боек, шарик, шток с пазом для фиксации положения, наконечник, пружину и держатель бумажной ленты с лентой копировальной бумаги. Корпус снабжен направляющими буртиками с ограничителями на концах, упорным уголком, стержнем с упорным кольцом, роликом и пружиной, причем корпус размещен в рукоятке, снабженной роликами, пружиной и клином. Технический результат: повышение точности измерений прочности. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в при возведении бетонных фундаментов, каналов и других сооружений, возводимых для целей охраны государственной границы, а также в строительной, горной и гидротехнической промышленности при выполнении контроля прочности массивов, возводимых из твердеющих материалов, а также массивов горных пород.

Известен измеритель прочности бетонных массивов, включающий корпус, боек, шарик, шток с пазом для фиксации его положения относительно корпуса, наконечник, пружину и держатель бумажной ленты и ленты копировальной бумаги /1/.

Недостатком известного измерителя прочности твердого тела является невысокая надежность получения стабильных достоверных результатов, так как они зависят от величины усилия прижатия устройства к массиву, которая может быть разной у разных исполнителей и в отдельных опытах у одного исполнителя.

Целью изобретения является повышение точности измерений прочности за счет получения надежных достоверных результатов измерений.

Для достижения поставленной цели решается задача создания устройства для обеспечения строго фиксированной величины усилия прижатия измерителя прочности к массиву, что обеспечит получение надежных достоверных результатов измерений прочности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве, включающем корпус, боек, шарик, шток с пазом для фиксации положения, наконечник, пружину, держатель бумажной ленты и ленты копировальной бумаги /1/, корпус снабжен направляющими буртиками с ограничителями на концах, упорным уголком, стержнем с упорным кольцом, роликами и пружиной, причем корпус размещен в рукоятке, снабженной роликами, пружиной и клином.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на:

- фиг.1 показан вертикальный разрез измерителя прочности в момент вдавливания шарика в массив;

- фиг.2 - то же в момент подготовки к вдавливанию шарика в массив.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - шарик; 2 - боек; 3 - шток; 4 - пружина; 5 - корпус; 6 - направляющий буртик с ограничителями; 7 - рукоятка; 8 - ролик; 9 - наконечник; 10 - пружина; 11 - стержень; 12 - упорное кольцо; 13 - пружина; 14 - клин; 15 - ролик; 16 - уголок; 17 - паз; 18 - пластина; 19 - штифт; 20 - бумажная лента; 21 - лента копировальной бумаги; 22 - испытуемый материал (бетон или горная порода); d - диаметр лунки.

Предлагаемое устройство (фиг.1) включает шарик 1, свободно завальцованный в боек 2, который выполнен заодно со штоком 3, и пружину 4, которые размещены в корпусе 5. На корпусе 5 закреплены направляющие буртики 6 с ограничителями на концах. Полая рукоятка 7 охватывает своей верхней частью корпус 5. Ролики 8 закреплены на рукоятке 7 с возможностью вращения при перемещении по направляющим буртикам 6. С противоположной от бойка 2 стороны на штоке 3 закреплен наконечник 9. Пружина 10 размещена в рукоятке 7 между рукояткой и корпусом 5. Стержень 11 снабжен упорным кольцом 12 с верхней стороны и парой роликов 15 с нижней стороны, а также пружиной 13, которые закреплены на корпусе 5 с помощью уголка 16. Шток 3 имеет паз 17, размер которого больше диаметра стержня 12. Со стороны бойка 2 корпус 5 снабжен держателем в виде пластины 18 и закрепленных на ней штифтов 19, между которыми размещают бумажную ленту 20 и ленту 21 копировальной бумаги. Пластина 18 крепится на корпусе 5 винтами (на фиг.2 показаны их центры).

Устройство работает следующим образом. Перед проведением испытания прочности массива пружину 4 приводят во взведенное (сжатое) состояние посредством перемещения бойка 2 и штока 3 с наконечником 9 в крайнее правое положение, которое фиксируется путем подачи посредством пружины 13 верхнего конца стержня 11 в паз 17. Пружина 10 находится в наполовину сжатом состоянии, обеспечивая крайнее правое положение ручки 7 относительно корпуса 5, которое фиксируется путем упора правых роликов в ограничители буртиков 6. Клин 14, выполненный в плане в форме «ласточкиного хвоста» с возможностью регулирования положения относительно ручки 7, не контактирует в это время с роликами 15. Бумажную ленту 20 и ленту 21 копировальной бумаги размещают между штифтами 19, после чего измеритель готов к выполнению опыта. Зачищают поверхность материала 22 либо любого твердого тела и приставляют корпус 5 со стороны бойка 2 к обработанному участку, затем плавно двигают ручку 7 в сторону испытуемого материала. Пружина 10 сжимается, передавая усилие от ручки 7 на корпус 5, и при определенной величине этого усилия и соответствующего ему перемещения ручки 7 относительно корпуса 5 клин 13 воздействует на ролики 15 и выводит верхний конец стержня 11 из паза 17 штока 3. Пружина 4 разжимается, ее энергия превращается в кинетическую энергию шарика 1, бойка 2, штока 3 и наконечника 9, а затем - в работу по смятию материала с образованием лунки, диаметр d которой через копировальную ленту 21 фиксируется на бумажной ленте 20. После измерения диаметра лунки в камеральных условиях, используя тарировочный график, который построен по предварительно проведенным сравнительным испытаниям устройства, находят соответствующую данному диаметру прочность испытанного в полевых или шахтных условиях твердого тела (бетон или горная порода).

Именно выполнение измерителя прочности твердого тела с возможностью прижатия корпуса со строго фиксированным усилием за счет исполнения его корпуса с направляющими буртиками и ограничителями на концах, упорным уголком, стержнем с упорным кольцом, роликом и пружиной, а также размещение корпуса в рукоятке, которая снабжена роликами, пружиной и клином, обеспечивает получение стабильных и достоверных результатов испытаний.

Источники информации

1. Ведяшкин А.С. Аппаратурное определение прочности закладочного массива в шахтных условиях / А.С.Ведяшкин, К.К.Элиманов, Р.В.Ли и др. - М.: Горный журнал. - 2001. - №5. - С.38-40.

Измеритель прочности твердого тела, содержащий корпус, боек, шарик, шток с пазом для фиксации положения, наконечник, пружину и держатель бумажной ленты с лентой копировальной бумаги, отличающийся тем, что корпус снабжен направляющими буртиками с ограничителями на концах, упорным уголком, стержнем с упорным кольцом, роликом и пружиной, причем корпус размещен в рукоятке, снабженной роликами, пружиной и клином.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в педиатрии и детской кардиоревматологии. .

Способ и устройство для определения твердости и модуля упругости полимерных материалов // 2438114

Динамический измеритель твердости // 2357226

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам. .

Способ определения твердости материала в точке поверхности однородного металлического изделия // 2300752

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения динамической микротвердости клиновидной детали // 2290621

Изобретение относится к контролю прочности и изучению механических свойств материалов и может быть использовано для оценки качества лезвийного инструмента. .

Способ измерения динамической твердости материалов // 2288458

Изобретение относится к методам испытания материалов, в частности к способам определения их твердости. .

Способ определения динамической микротвердости клиновидной детали // 2284025

Изобретение относится к металлообработке. .

Способ определения динамической микротвердости поверхностного слоя клиновидной детали // 2281474

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при оценке качества заточенного лезвийного инструмента. .

Способ определения динамической микротвердости поверхностного слоя клиновидной детали // 2279056

Устройство для определения динамических и упругогистерезисных свойств высокоэластичных материалов // 2266531

Изобретение относится к средствам определения физико-механических свойств эластомеров, в том числе и резин, в условиях динамического (ударного) нагружения. .

Способ оценки техногенного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами // 2485477

Изобретение относится к экологии, в частности к области защиты окружающей среды

Способ определения модуля упругости материала // 2526233

Изобретение относится к способам определения модуля упругости материала и может быть использовано при решении целого ряда практических и теоретических задач, для выполнения которых необходима информация об упругих свойствах материалов и сред, а также об изменении данных свойств вследствие влияния различных факторов. Сущность: свободно падающим индентором шарообразной формы с известными свойствами наносится удар по образцу исследуемого материала и фиксируют параметры ударного взаимодействия системы: время удара и время между первым и вторым соударениями индентора с образцом исследуемого материала (высота отскока), максимальная величина силы ударного взаимодействия индентора и время, соответствующее максимальной величине силы ударного взаимодействия. Далее выполняется расчет с помощью разработанной механореологической упруго-вязко-пластичной модели, в результате расчета подбирается такое значение модуля упругости материала исследуемого образца, при котором динамика процесса ударного взаимодействия на расчетной модели соответствует экспериментальным данным. Технический результат: повышение достоверности и расширение области применения способа. 3 ил.

Способ определения свойств материала наноиндентированием // 2551263

Способ может быть использован в сканирующей зондовой микроскопии для определения электрического напряжения, модуля упругости, твердости, вязкости, пластичности пьезоэлектрических материалов, компонентов микро- и наноэлектромеханических систем, а также биомикроэлектромеханических устройств. Наноиндентирование материала выполняют жестким индентором с постоянной скоростью. Регистрируют одновременно изменение электрического напряжения и контактной силы при вдавливании индентора в материал, например пьезоэлектрик. Измерения выполняют по крайней мере для двух температур материала. Технический результат - расширение функциональных возможностей определения свойств материала наноиндентированием, возможность определения значения нагрузки, которое приводит к фазовому переходу. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения прочностных свойств материалов при динамическом нагружении // 2553425

Изобретение относится к области определения характеристик материалов при ударном нагружении, в частности к способам определения динамического предела текучести грунта при проникании в образец из исследуемого материала ударника при заданной ему средствами разгона скорости. Сущность: осуществляют проведение эксперимента с внедрением ударника в исследуемый материал с последующим численным моделированием этого процесса и варьированием при расчетах параметров функции, связывающей предел текучести грунта с давлением, вплоть до уменьшения различия между результатами численного моделирования и эксперимента до величины экспериментальной погрешности, по соотношениям с подобранными параметрами определяют прочностные характеристики грунта в диапазоне динамических нагрузок, реализованных в эксперименте. Метание ударника осуществляют с помощью баллистической установки со скоростью, при которой в процессе внедрения происходит интенсивная пластическая деформация ударника с уменьшением его длины. Длину ударника выбирают превышающей его диаметр не менее, чем в 4 раза. Процесс внедрения регистрируют с помощью рентгено- или протонографии и определяют в исследуемом образце профиль образующейся каверны и длину недеформируемой части ударника на момент времени регистрации. Технический результат: повышение информативности путем обеспечения определения предела текучести материалов при скорости внедрения ударника в исследуемый материал выше 2 км/с, а также неизменности физико-механических свойств исследуемого материала перед ударом. 3 ил.

Способ определения границ пластичности грунтов // 2631616

Изобретение относится к области инженерных изысканий. В способе определения границ пластичности грунтов, заключающемся в определении удельного сопротивления одного образца грунта, имеющего известные значения показателей wm и kw линейной зависимости влажности грунта на границе текучести от числа пластичности WL=wm+kw⋅Iр, при степени влажности 0,97-0,98, погружению конусного индентора с углом 30° при вершине и определении по формулам влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания, образец грунта помещают в цилиндрическую камеру диаметром не менее 60 мм и высотой не менее 45 мм и размещают соосно вершине конуса индентора, а погружение конусного индентора производят с постоянной скоростью, равной 120 мм/мин, на глубину до 35 мм и с регистрацией величины сопротивления грунта через каждые 0,01 мм погружения конусного индентора с дискретностью не более 2,0 Н, при этом в полученном массиве значений сопротивления образца грунта погружению конусного индентора выделяют диапазон инвариантных значений сопротивления грунта погружению конусного индентора из заданного соотношения, а определение влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания производят на основании заданных расчетных зависимостей. Достигается упрощение и ускорение определения границ пластичности грунтов, исключение влияния на результаты определений субъективных факторов, возможность оценки погрешности определения удельного сопротивления грунта пенетрации при испытании одного образца грунта. 1 ил.