Стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении

Авторы патента:

G01N3/60 - исследование устойчивости, например огнеупорных материалов, к воздействию резких температурных колебаний

Владельцы патента RU 2526592:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям, преимущественно, образцов горных пород. Стенд содержит основание, соосно установленные на нем захваты образца, устройство для нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм для взаимодействия с образцом, платформу для перемещения механизма вдоль оси захватов, платформу для перемещения механизма в вертикальном направлении перпендикулярно оси захватов и платформу для перемещения механизма в горизонтальном направлении перпендикулярно оси захватов. Механизм для взаимодействия с образцом выполнен фрезерным. Технический результат: расширение функциональных возможностей стенда путем обеспечения исследований при постепенном удалении материала образца без снятия механической нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям, преимущественно, образцов горных пород.

Известен стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении (патент РФ №1793311, кл. G01N 3/08, 1992), содержащий основание, соосно установленные на нем захваты образца, устройство для нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм для взаимодействия с образцом, платформу для перемещения механизма перпендикулярно оси захватов.

Недостаток стенда состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при постепенном удалении материала образца без снятия механической нагрузки.

Известен стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении (патент РФ №1837200, кл. G01N 3/08, 1993), содержащий основание, соосно установленные на нем захваты образца, устройство для нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм для взаимодействия с образцом, платформу для перемещения механизма перпендикулярно оси захватов.

Недостаток стенда также состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при постепенном удалении материала образца без снятия механической нагрузки.

Известен стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении (патент РФ №2367925, кл. G01N 3/08, 2009), принимаемый за прототип. Стенд содержит основание, соосно установленные на нем захваты образца, устройство для нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм для взаимодействия с образцом, платформу для перемещения механизма вдоль оси захватов, платформу для перемещения механизма в вертикальном направлении перпендикулярно оси захватов и платформу для перемещения механизма в горизонтальном направлении перпендикулярно оси захватов.

Недостаток стенда также состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при постепенном удалении материала образца без снятия механической нагрузки. Это не позволяет исследовать энергообмен при техногенном внедрении в горный массив, когда горные машины постепенно вынимают горную массу. Это приводит к перераспределению нагрузок на элементах массива, и при определенных условиях скорость энергоподвода за счет роста напряжений превышает скорость рассеяния энергии, что создает опасные динамические эффекты разрушения. Недостаточные функциональные возможности существующих стендов не позволяют проводить подобные экспериментальные исследования.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей стенда путем обеспечения исследований при постепенном удалении материала образца без снятия механической нагрузки.

Технический результат достигается тем, что стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении, содержащий основание, соосно установленные на нем захваты образца, устройство для нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм для взаимодействия с образцом, платформу для перемещения механизма вдоль оси захватов, платформу для перемещения механизма в вертикальном направлении перпендикулярно оси захватов и платформу для перемещения механизма в горизонтальном направлении перпендикулярно оси захватов, согласно изобретению, механизм для взаимодействия с образцом выполнен фрезерным.

На рис.1 представлена схема стенда, вид сверху (рис.1а) и сбоку (рис.1б).

Стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении содержит основание 1, соосно установленные на нем захваты 2, 3 образца 4, устройство для 5 нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм 6 для взаимодействия с образцом, платформу 7 для перемещения механизма вдоль оси захватов, платформу 8 для перемещения механизма в вертикальном направлении перпендикулярно оси захватов и платформу 9 для перемещения механизма в горизонтальном направлении перпендикулярно оси захватов.

Механизм 6 для взаимодействия с образцом выполнен фрезерным.

Механизм 6 снабжен приводом 10 вращения. Платформы 7, 8, 9 приводятся в движение соответствующими винтовыми устройствами перемещения с рукоятками 11, 12, 13. Устройство 5 нагружения образца выполнено гидравлическим и имеет гидроцилиндр с поршнем и насосной станцией (не показана).

Установка работает следующим образом.

С помощью устройства 5 нагружают образец 4 осевой механической нагрузкой заданной величины. Для механической обработки верхней (по чертежу) поверхности образца 4 установку монтируют по схеме, приведенной на рис.1. Включают привод 9 и приводят в действие фрезерный механизм 6. Вращением рукоятки 12 перемещают платформу 8 вниз в вертикальном направлении перпендикулярно оси захватов, приводят механизм 6 в контакт с поверхностью образца и делают в образце выемку заданной глубины. Вращением рукоятки 11 перемещают платформу 7 вдоль оси захватов и расширяют выемку в образце до заданного размера по длине образца. Для механической обработки нижней (по чертежу) поверхности образца установку монтируют так, чтобы механизм 6 контактировал с нижней (по чертежу) поверхностью образца. Обработка образца проводится аналогичным образом. Для механической обработки боковой (по чертежу) поверхности образца боковую фрезу механизма 6 меняют на торцевую, а для выполнения выемки в образце рукояткой 13 перемещают платформу 9 с механизмом 6 в горизонтальном направлении к поверхности образца перпендикулярно оси захватов. Обработка образца проводится аналогично описанной выше. Перемонтаж установки проводится посредством перемещений платформ 7, 8, 9 без изменения уровня механической нагрузки.

Установка обеспечивает исследования в новых условиях - при постепенном удалении материала образца без снятия механической нагрузки, что расширяет функциональные возможности стендов для исследования энергообмена при техногенном внедрении в горный массив.

Стенд для исследования энергообмена при техногенном внедрении, содержащий основание, соосно установленные на нем захваты образца, устройство для нагружения образца осевой механической нагрузкой, механизм для взаимодействия с образцом, платформу для перемещения механизма вдоль оси захватов, платформу для перемещения механизма в вертикальном направлении перпендикулярно оси захватов и платформу для перемещения механизма в горизонтальном направлении перпендикулярно оси захватов, отличающийся тем, что механизм для взаимодействия с образцом выполнен фрезерным.

Устройство для испытаний образцов на трещинообразование // 2507499

Изобретение относится к области энергетики, к устройствам для исследования термоусталости образцов, подверженных случайным температурным пульсациям в потоке жидкости, и может быть использовано в атомной энергетике и в транспортных энергетических устройствах.

Установка для вакуумного термоциклирования панелей фотопреобразователей // 2471685

Изобретение относится к испытаниям космической техники, а именно к установкам для имитации тепловых режимов работы элементов космических аппаратов. .

Устройство для испытаний образцов на термоусталость // 2433385

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для исследования термоусталости образцов, подверженных случайным температурным пульсациям в потоке жидкости, и может быть использовано в атомной и теплоэнергетике и в транспортных энергетических установках.

Способ определения термоустойчивости бентонитовых глин // 2380682

Изобретение относится к способам испытания материалов на термоустойчивость. .

Способ определения морозостойкости камня // 2380681

Изобретение относится к способам оценки длительной прочности неразрушающим методом. .

Способ определения пространственного распределения температур в теплозащитных конструкциях из композиционных материалов на основе термореактивных полимеров // 2279661

Изобретение относится к области температурных измерений, в частности, к определению пространственного распределения температур в теплозащитных конструкциях, подвергнутых высокотемпературному одностороннему нагреву, и может быть использовано при отработке теплозащиты спускаемых космических аппаратов.

Установка для испытания лопаток турбомашин на термомеханическую усталость // 2250451

Изобретение относится к установкам и стендам для исследования и испытаний лопаток турбомашин двигателей, установок и других турбомашин на термомеханическую усталость.

Способ испытания материалов на термостойкость // 2117274

Изобретение относится к испытаниям, в частности на термостойкость, и заключается в том, что поверхность испытываемого образца материала подвергают циклическому тепловому воздействию, включающему нагрев поверхности и последующее охлаждение, производя при этом контроль поверхности испытываемого образца материала.

Устройство для испытания полых изделий на термостойкость // 2091753

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания полых изделий на термостойкость. .

Устройство для исследования малоцикловой термоусталости конструкционных материалов в газовых потоках // 2546845

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования термической усталости конструкционных материалов, и может быть использовано для экспериментального подтверждения расчетного прогноза малоцикловой прочности конструкционных материалов. Устройство состоит из последовательно соединенных между собой газогенератора и рабочей части с образцом конструкционного материала. Газогенератор имеет сменную смесительную головку. Цилиндрическая камера сгорания газогенератора оснащена запальным устройством и дроссельной шайбой. Рабочая часть состоит из соединенных между собой зажимного фланца с центральным отверстием и фланца с установленным на нем образцом. Центральные продольные оси фланца и образца совпадают. Внутренняя цилиндрическая поверхность зажимного фланца образует с поверхностью образца кольцевую щель, которая через торцевые выходные отверстия, выполненные во фланце вокруг образца, соединена с полостью, заканчивающейся выходным соплом. Технический результат: возможность обеспечить необходимые режимы термосилового нагружения образцов с моделированием натурного термонапряженного состояния исследуемых конструкционных материалов различных агрегатов, работающих в условиях переменных тепловых режимов. 1 ил.

Устройство для оценки термомеханической усталости материала // 2561011

Изобретение относится к устройству для оценки термомеханической усталости материала, который подвергается воздействию горячего теплового потока. Устройство содержит образец для испытаний, имеющий "горячую" стенку с наружной поверхностью, которая подвергается воздействию теплового потока, и внутренней поверхностью, от которой отходят параллельные полосы, прикрепленные к этой внутренней поверхности и образующие между собой параллельные каналы; промежуточную часть, имеющую параллельные ребра, форма и размеры которых обеспечивают возможность их вставки в указанные каналы между полосами с образованием прохода в области внутренней поверхности горячей стенки для циркуляции охлаждающей жидкости. Проход состоит из множества параллельных сегментов, отделенных друг от друга указанными полосами, а сечение прохода задано путем вставки ребер в указанные параллельные каналы. Устройство также содержит опору, на которой установлены образец и промежуточная часть, имеющая проходы, связанные с концами прохода для циркуляции охлаждающей жидкости; контур циркуляции охлаждающей жидкости, и нагревающие средства. Технический результат: возможность создания условий тестирования моделей, соответствующих реальным промышленным условиям, а также обеспечение возможности воздействовать высокими уровнями теплового потока с относительно простыми средствами нагревателя при одновременном наличии ресурса системы охлаждения, который соответствует "промышленным" системам. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ испытания полых изделий на термическую стойкость // 2568423

Изобретение относится к измерительной технике и может быт использовано при испытаниях изделий на термическую стойкость. Заявлен способ испытаний полых изделий на термостойкость, заключающийся в нагреве изделия изнутри и охлаждении снаружи. Согласно изобретению внутрь изделия помещают нагреватель из теплоемкого материала, а изделие с нагревателем помещают в заполненную инертным газом капсулу из жаростойкого материала. Капсулу с изделием герметизируют, после чего полученную сборку нагревают до температуры не более допустимой температуры капсулы и осуществляют выдержку при указанной температуре до состояния выравнивания температуры всех составляющих изделия. Затем сборку охлаждают до заданной температуры с заданной скоростью, изделие извлекают из капсулы, а о термостойкости изделия судят по наличию в нем дефектов сверх допустимых величин. Технический результат - повышение достоверности получаемых результатов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ экспериментального определения градиента изменения длительной прочности нагруженного и корродирующего бетона и устройство для его осуществления // 2571307

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению изменения длительной прочности бетона во времени эксплуатируемых под нагрузкой в условиях внешней агрессивной среды бетонных и железобетонных конструкций. Сущность: отслеживается разница между деформациями, получаемыми в результате испытания образца на одновременное силовое нагружение и воздействие агрессивной среды, и заранее протарированными данными, полученными испытаниями на длительную прочность образцов в условиях только силового нагружения, осуществляется контроль нагрузки на образец и своевременное ее снижение таким образом, что напряжения в сечении образца остаются постоянными до начала разрушения образца. Устройство содержит резервуар, заполненный агрессивным раствором, раму силовой установки, подвижную и неподвижную траверсы с цилиндрическими шарнирами для реализации сосредоточенного нагружения на железобетонный образец. В качестве нагрузочного устройства использована рычажная система с применением в качестве груза воды, заполняющей резервуар, оборудованный отводной трубкой с вентилем, работа которого регулируется изменением показателей тензометрических приборов на образце. Технический результат: возможность экспериментально определять градиент изменения длительной прочности во времени от начала приложения нагрузки и коррозионного воздействия среды до разрушения опытного образца нагруженного и корродирующего бетона при заданном неизменном значении напряжений в сечении образца с использованием более усовершенствованной по сравнению с прототипом модели испытательного стенда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ контроля и диагностики устойчивости покрытия к действию внешних нагрузок // 2583332

Изобретение относится к области контроля и диагностики совокупности эксплуатационных свойств износостойких покрытий, связанных, прежде всего, с твердостью, адгезионной прочностью, износостойкостью, и может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях, а также для покрытий, находящихся в условиях циклического нагружения, связанных, прежде всего, с эрозионной стойкостью поверхности. Сущность: осуществляют воздействие индентором на образец с износостойкими покрытиями деформирующей нагрузкой до разрушения покрытия и оценивают результаты воздействия. Воздействие осуществляют с помощью высокоскоростной струи жидкости, используемой в качестве индентора, со скоростью 300…1000 м/с на образцы, предварительно прошедшие циклическое нагружение, имеющее волновой нестационарный характер, а оценивают результаты воздействия по скорости струи, при которой начинается интенсивное разрушение покрытия или по скорости подачи сопловой головки относительно поверхности диагностируемого образца или изделия, при которой начинается интенсивное разрушение покрытия, или по длине гидрокаверны от точки начала воздействия до точки полного разрушения покрытия или по глубине и ширине гидрокаверны. Технический результат: расширение возможностей контроля и диагностики устойчивости покрытия к действию внешних нагрузок для определения остаточного ресурса покрытий на образцах. 5 ил.

Способ определения термостойкости углей // 2593441

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерения термостойкости углей. Способ предполагает воздействие на образец угля двух последовательных термоударов, второй из которых имеет большую по сравнению с первым интенсивность, и регистрацию параметров акустической эмиссии. Ориентация образца по отношению источнику нагрева постоянна. При этом регистрацию параметров акустической эмиссии осуществляют как на стадиях нагрева, так и на стадиях остывании образца после каждого из термоударов. Затем определяют границы временных интервалов, соответствующих областям пиковых значений акустической эмиссии, когда ее уровень не менее чем в полтора раза выше уровня фоновых шумов. В каждом из этих интервалов рассчитывают средние значения активности акустической эмиссии. Уровень активности акустической эмиссии в ходе второго термоударного воздействия, проводимого на уже не содержащий влагу образец, показывает количество разрушенных структурных связей, а этот же параметр, но в ходе последующего остывания - количество сохранившихся структурных связей, переходящих из напряженного состояния в исходное. Затем по отношению величин средней активности акустической эмиссии за время нагрева и остывания вычисляется коэффициент термической стойкости геоматериала. Технический результат - повышение надежности и точности измерений. 4 ил.

Способ оценки огнестойкости стальной фермы здания // 2604478

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений. Сущность: осуществляют проведение технического осмотра, инструментальное измерение геометрических характеристик элементов фермы в их опасных сечениях; выявление условий опирания и крепления элементов фермы, схем обогрева их поперечных сечений; установление марки стали фермы, характеристик металла сопротивлению на сжатие и растяжение, определение величины нагрузки оценочного испытания на стальную ферму, схем ее приложения, интенсивности силовых напряжений в металле в опасных сечениях элементов стальной фермы, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности элементов стальной фермы под испытательной нагрузкой оценочного огневого испытания. Оценку огнестойкости стальной фермы здания проводят без натурного огневого воздействия неразрушающими методами испытаний, используя комплекс единичных показателей качества стальных конструкций. Назначают число и место расположения участков, в которых определяют единичные показатели качества, при этом технический осмотр дополняют определением группы однотипных стальных ферм. За единичные показатели качества принимают геометрические характеристики элементов фермы, степень напряжения и предел текучести металла, затем определяют интегральные конструктивные параметры: интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении элементов стальной фермы в условиях оценочного огневого испытания; приведенную толщину металла поперечного сечения элементов стальной фермы, и, употребляя их, определяют проектное время сопротивления термосиловому воздействию каждого элемента стальной фермы по потере несущей способности, используя аналитическое выражение. Проектный предел огнестойкости стальной фермы (Fur, мин) определяют по длительности сопротивления до потери несущей способности наиболее слабого с точки зрения огнестойкости элемента (τus, min, мин) в условиях оценочного огневого испытания. Технический результат: возможность определения огнестойкости стальной фермы здания без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статистического контроля качества и неразрушающих испытаний, уменьшение расходов металла на изготовление стальной фермы, сокращение сроков проведения испытаний, снижение экономических затрат. 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Способ определения морозостойкости пористых материалов // 2609791

Изобретение относится к методам определения морозостойкости пористых материалов. Сущность: изготавливают несколько образцов материала, насыщают их водой, термоциклируют, замораживая и размораживая до нормативных температур, определяют деформации образцов после размораживания, пределы прочности образцов в условиях одноосного сжатия и перпендикулярные ему остаточные деформации, находят отношение относительного снижения предела прочности к относительной остаточной деформации и рассчитывают морозостойкость каждого образца, морозостойкость же материала рассчитывают как среднее морозостойкостей образцов. После термоциклирования каждый образец нагружают в условиях одноосного сжатия с заданным темпом до экстремальной нагрузки, отвечающей пределу кратковременной прочности в условиях одноосного сжатия, разгружают образец, определяют относительную остаточную деформацию в направлении, перпендикулярном сжатию, повторяют нагружение в условиях сжатия до значения экстремальной нагрузки второго нагружения, а относительное снижение предела прочности определяют с учетом значений эктремальных нагрузок при первом и втором нагружении. Технический результат: расширение арсенала технических средств ускоренного определения марки бетона по морозостойкости. 1 табл., 2 ил.

Способ испытаний металлов на растяжение-сжатие и образец для его осуществления // 2624613

Изобретение относится к области испытаний материалов, а конкретно к испытаниям металлических цилиндрических образцов методом деформирования (растяжения-сжатия или сжатия-растяжения), и может быть использовано для физического моделирования в лабораторных условиях процессов многократной пластической деформации металлов, происходящих в условиях промышленного производства и эксплуатации. Сущность: осуществляют термомеханическое циклическое нагружение цилиндрического образца, один цикл нагружения которого включает полуциклы растяжения и сжатия и промежуточный разгрузочный этап. Полуциклы растяжения и сжатия или сжатия и растяжения осуществляют с одинаковой скоростью нагружения и с получением одинаковой степени деформации образца, а промежуточный разгрузочный этап выполняют в течение времени, недостаточного для развития в металле образца процессов разупрочнения. Образец выполнен сплошным цилиндрическим с рабочей частью, имеющей понижение диаметра через переходные зоны. Соотношение длины и диаметра рабочей части образца составляет 1,0÷1,4. Технический результат: обеспечение многократного циклического воздействия растяжением-сжатием или сжатием-растяжением с сохранением исходной формы и размеров образца, исключение потери устойчивости деформации и локального разрушения образца, повышение точности контроля результатов испытаний. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Установка для испытания образцов на термоусталость // 2628308

Изобретение относится к установкам для испытания образцов на термоусталость и может быть использовано для определения долговечности сплавов, применяемых в авиакосмической технике в условиях совместного действия термомеханических и вибрационных нагрузок. Установка содержит установленную на основании силовую раму, размещенные на ней пассивный захват, устройство для нагружения знакопеременной нагрузкой, средство электронагрева испытуемого образца, блок управления и контроля температуры и средство регистрации термических нагрузок, при этом устройство для нагружения выполнено в виде корпуса с установленным в нем пакетом пьезоэлементов и рабочего органа, выполненного в виде диска, центральная часть которого представляет собой активный захват, соосный пассивному захвату, периферийная часть диска снабжена равномерно распределенной по окружности диска инерционной массой, а средняя часть жестко связана с корпусом. Установка снабжена дополнительным устройством нагружения осевой нагрузкой, выполненным в виде трубчатого электронагревателя с трубопроводом, предназначенным для подачи охлаждающей среды, подвижной траверсой, установленной на раме с возможностью осевого перемещения и фиксации относительно последней, и платформой, размещенной на подвижной траверсе и снабженной средством регистрации термических нагрузок. Один торец электронагревателя закреплен на основании. Подвижная траверса связана с другим торцом электронагревателя. Корпус устройства нагружения знакопеременной нагрузкой закреплен на платформе, а средства регистрации термических нагрузок выполнены в виде по крайней мере трех тензометрированных стержней. Технический результат: возможность регулировать асимметрию термомеханического цикла при изменении частоты нагружения. 2 ил.