Стенд для испытания образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов


 


Владельцы патента RU 2539758:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела-Межотраслевой научный центр ВНИМИ" (RU)

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для исследования образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов на воздействие механических колебаний, а именно, волн Рэлея. Стенд содержит основание, установленные на нем полку с захватом для образца, механизм нагружения, связанный с захватом и включающий привод вращения. Механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно размещенных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом. Диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения и установлен на валу с возможностью регулирования эксцентриситета, а привод вращения выполнен с возможностью регулирования скорости вращения. Технический результат: увеличение объема получаемой информации при проведении испытаний образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов за счет возможности воздействия на них колебаний круговой или эллиптической формы, характерных для волн Рэлея. 1 ил.

 

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для исследования образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов на воздействие механических колебаний, а именно, волн Рэлея.

При неглубоких землетрясениях, составляющих большую часть (70-80%) всех землетрясений, наиболее мощными и опасными являются поверхностные волны, и в первую очередь - волны Рэлея, под действием которых элементы среды или сооружений совершают круговые или эллиптические движения (Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология: Теория и методы. Т.1, М.: Мир, 1983, 520 с.).

Известен стенд для испытаний моделей гидротехнических сооружений на сейсмическое воздействие по патенту СССР № 1838771, МПК G01M 10/00, Е02В 1/02, опубл. 30.08.1993 г., содержащий опорную пластину для жесткого крепления модели сооружения, гидроцилиндры для создания сейсмического воздействия на опорную пластину и связанные с ними гидродомкраты, образующие систему для обеспечения динамического перемещения основания модели в соответствии с моделируемым сейсмическим воздействием. При этом создание колебаний в модели осуществляется только в вертикальной плоскости.

Недостатком такой установки является невозможность создания колебаний круговой или эллиптической формы по направлению распространения волн.

Известно устройство для нагружения образцов по патенту СССР № 1826035, МПК G01N 3/32, опубл. 07.07.1993 г., содержащее основание с размещенным на нем корпусом с двумя параллельными стенками, расположенный в корпусе механизм нагружения, включающий толкатель, силовую пружину, одним концом соединенную с толкателем, захват образца, закрепленный на втором конце пружины, нагружатель, выполненный в виде катушки с якорем, и два фиксатора, связанные с толкателем. При этом устройство может быть снабжено дополнительными механизмами нагружения, установленными на корпусе на разных расстояниях от основания и выполненными аналогично основному. С помощью этого устройства можно осуществлять создание колебаний в испытуемых образцах при приложении нагрузки как в горизонтальной плоскости, так и в плоскостях, наклонных к основанию.

Это известное устройство также не обеспечивает возможности проведения испытаний при создании в образцах горных пород или моделях из эквивалентных материалов волн Рэлея, под действием которых элементы среды совершают круговые или эллиптические колебания.

Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей установки (стенда) для испытания образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов при воздействии механических колебаний.

Техническим результатом изобретения является увеличение объема получаемой информации при проведении испытаний образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов за счет возможности воздействия на них колебаний круговой или эллиптической формы, характерных для волн Рэлея.

Технический результат достигается тем, что стенд для испытания моделей из эквивалентных материалов и образцов горных пород, содержащий основание, установленные на нем полку с захватом для образца, механизм нагружения, связанный с захватом и включающий привод вращения, согласно изобретению, механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно установленных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом. При этом диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения и установлен с возможностью регулирования эксцентриситета.

Кроме того, привод вращения может быть выполнен с возможностью регулирования скорости вращения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически показан заявленный стенд для испытания моделей из эквивалентных материалов и образцов горных пород на воздействие волн Рэлея.

Стенд для испытания моделей и образцов горных пород, имитирующих воздействие на образец волн Рэлея, содержит основание 1, на котором установлены полка 2 с захватом 3 для образца 4, механизм нагружения 5, связанный с захватом 3 и включающий привод вращения 6.

Механизм нагружения 5 выполнен в виде диска 7 вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка 8, двух роликов 9 и 10 качения, оппозитно установленных в канавке 8, двух параллельных упоров 11 и 12, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом 9 и 10, а другим концом жестко соединен с захватом 3. Диск 7 вращения эксцентрично закреплен на валу 13 привода вращения 6 с эксцентриситетом «ε».

Привод вращения 6 выполнен с возможностью регулирования скорости вращения, что позволяет получить дополнительную информацию об исследуемом образце путем расширения частотного диапазона приложенных колебаний.

Диск 7 вращения установлен на валу 13 с возможностью регулирования эксцентриситета (эксцентриситет регулируется одним из известных способов, например, путем перемещения точки закрепления диска на валу в прорези, выполненной в диске, и т.п.).

Стенд работает следующим образом.

При включении привода 6 с необходимой частотой вращения приводится в движение эксцентрично закрепленный на валу 13 диск 7 вращения, который передает усилия через ролики качения 9 и 10 на упоры 11 и 12, жестко соединенные с захватом 3. Захват 3 совершает круговые движения, которые передаются образцу 4. В результате в объеме образца возникают колебания, имеющие круговую или эллиптическую форму по направлению распространения.

Путем изменения частоты вращения привода и величины эксцентриситета диска достигаются требуемые спектральные характеристики воздействия, в частности, амплитуда и частота колебания за необходимый временной интервал. При этом создаваемые колебания позволяют имитировать воздействие колебаний круговой и эллиптической формы по направлению распространения, характерные для волн Рэлея.

Таким образом, заявленная конструкция обеспечивает расширение функциональных возможностей установки для испытания образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов за счет возможности проведения нового вида испытаний - при создании в образце горных пород или моделях из эквивалентных материалов волн Рэлея, что существенно увеличивает объем получаемой информации при исследованиях.

Стенд для испытания образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов, содержащий основание, установленные на нем полку с захватом для образца, механизм нагружения, связанный с захватом и включающий привод вращения, отличающийся тем, что механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно размещенных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом, при этом диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения и установлен на валу с возможностью регулирования эксцентриситета, а привод вращения выполнен с возможностью регулирования скорости вращения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и предназначено для контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами (в частности, железобетонных балок), и нагруженных равномерно распределенной нагрузкой.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, установленный на ней захват образца, центробежный груз для закрепления на конце образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения и пару катков, установленных с эксцентриситетом относительно оси вала по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосно торцевые и центральный захваты с общей осью вращения и отверстиями для образца, привод вращения торцевых захватов, толкатель, одним концом связанный с центральным захватом, и нагружатель, соединенный с другим концом толкателя.

Изобретение относится к испытательной технике, к исследованию образцов и изделий на прочность при циклическом нагружении. Установка содержит корпус, установленную на нем платформу с приводом вращения, расположенные на ней дополнительные платформы, захват для образца, размещенный на одной из дополнительных платформ.

Изобретение относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям материалов, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использовано для испытания балочных конструкций на изгиб.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, захват образца, закрепленный на платформе, два центробежных груза, предназначенные для закрепления на концах образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения, пару катков, установленных с эксцентриситетом по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней, один из которых установлен на валу.

Изобретение относится к испытательной технике, к центробежным установкам для испытания образцов на прочность при исследовании энергообмена. Центробежная установка содержит основание, установленную на нем платформу вращения, радиально размещенные на платформе захваты для образца, один из которых соединен с платформой, центробежный груз, соединенный со вторым захватом, и два соосно установленных привода вращения, кинематически связанных с платформой.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к оборудованию для испытаний материалов, в частности асфальтобетона, на усталость при циклических динамических воздействиях, и может быть использовано в автодорожном хозяйстве, строительстве аэродромов, строительной индустрии.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит станину, установленные на ней захваты образца и механизм циклического нагружения, выполненный в виде зубчатого колеса, взаимодействующей с ним зубчатой рейки, установленной с возможностью перемещения и связанной с одним из захватов, штанги, торцом соединенной с зубчатым колесом, и груза, установленного на другом торце штанги.

Изобретение относится к области измерения, в частности определения механических свойств материалов. Способ заключается в возбуждении колебаний образца композиционного материала в виде прямоугольной пластины со свободными краями и определении частот и картин форм собственных колебаний пластины.

Изобретение относится к строительству, в частности к определению параметров деформирования бетона в условиях циклических нагружений до уровня, не превышающего предела прочности бетона на сжатие Rb и на растяжение Rbt. Сущность: осуществляют закрепление опытного бетонного образца в виде призмы в зажимах испытательного стенда с использованием центрирующего устройства, обеспечивающего центральное приложение нагрузки в процессе нагружения. Регистрируют усилие и деформации призмы во времени с использованием динамометра и тензостанции. Многократное статическое или динамическое нагружение осуществляют посредством вращения и кратковременного изменения диаметра оси в месте соединения рычага и компенсирующего элемента. Технический результат: упрощение способа испытания, расширение функциональных возможностей экспериментального определения статико-динамических характеристик бетона в условиях циклических нагружений, заключающееся в чередовании приложения статических и динамических нагрузок на образец. 4 ил.

Изобретение относится к способам испытания материалов. Сущность: образец сначала растягивают до максимальной заданной деформации, выдерживают при этой деформации заданное время, сжимают до исходного ненагруженного состояния, выдерживают заданное время, затем циклически деформируют с выдержкой по времени на каждой ступени деформации при растяжении и сжатии, при этом деформация на каждом цикле растяжения задается меньшей, чем на предыдущем цикле, а деформация на каждом цикле разгрузки задается большей, чем на предыдущем цикле. Технический результат: получение большей информации о свойствах материала при испытании одного образца, а также получение новой информации - построение равновесной кривой растяжения, диссипативных потерь, размягчения материала после каждого цикла растяжения-сжатия и кривых релаксации и кривых восстановления структуры материала при разных деформациях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения динамических характеристик эластичных материалов. Сущность: испытываемые образцы материала устанавливают на столик вибратора между верхней и нижней металлическими пластинами приспособления, обеспечивающего возможность изменения и фиксации угла наклона испытываемых образцов материала к поверхности столика вибратора в интервале от 0° до 90°. Испытываемые образцы материала вулканизацией или склеиванием жестко прикрепляют к верхней и нижней пластинам приспособления и над испытываемыми образцами материала устанавливают груз. Приводят столик вибратора с нагруженными образцами материала в вертикальное колебательное движение, плавно изменяют частоту колебаний и определяют частоту резонанса, при которой амплитуда ускорения груза на испытываемых образцах становится максимальной. По частоте резонанса по формуле вычисляют динамический модуль упругости. Изменяя массу груза, определяют в перечисленной последовательности значения динамического модуля упругости. Испытания в той же последовательности проводят для других отобранных образцов рассматриваемой партии эластичных материалов. Для каждой партии материала и конкретной массы груза вычисляют среднее арифметическое значение величин динамического модуля упругости. Технический результат: возможность получения зависимости динамического модуля упругости EД эластомера от угла наклона испытываемых образцов к поверхности столика вибратора и массы груза. 2 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения динамических характеристик эластичных материалов. Сущность: испытываемые образцы эластомеров в виде цилиндрических втулок, надетых на валы рычагов, устанавливают в симметрично расположенные относительно оси столика вибратора отверстия приспособления. Приспособление обеспечивает возможность синхронного изменения и фиксации равных углов наклона рычагов к поверхности столика вибратора в интервале от 0° до 90°. Испытываемые образцы эластомеров вулканизацией или склеиванием жестко прикрепляют к валам рычагов и внутренней поверхности отверстий приспособления. Над испытываемыми образцами эластичного материала устанавливают груз. Приводят столик вибратора с нагруженными образцами эластомеров в вертикальное колебательное движение, плавно изменяют частоту колебаний и определяют частоту резонанса f, при которой амплитуда ускорения груза становится максимальной. По частоте резонанса f вычисляют динамический модуль упругости. Изменяя массу груза, определяют в перечисленной последовательности значения динамического модуля упругости. Испытания в той же последовательности проводят для других отобранных образцов рассматриваемой партии эластичных материалов, последовательно изменяют и фиксируют с помощью приспособления угол наклона рычагов к поверхности столика вибратора, при каждом установленном значении угла наклона рычагов определяют в перечисленной последовательности значение динамического модуля упругости, а для каждой партии материала - среднее арифметическое значение величин модуля упругости. Технический результат: возможность получения зависимости динамического модуля упругости ЕД эластомера от угла наклона рычагов к поверхности столика вибратора и массы груза. 2 ил.

Изобретение относится к системе и способу измерения усталости для механических деталей летательного аппарата, например самолета, а также к способу технического обслуживания летательного аппарата. Система измерения общего усталостного повреждения детали (7, 8, P, P', 9a, 6') летательного аппарата, подвергающейся механическим напряжениям, содержащая множество датчиков (Ci) напряжений, установленных на детали (7, 8, P, P', 9a, 6'), при этом каждый датчик выполнен с возможностью обнаружения заранее определенного порога (S(Ci)) механического напряжения и с возможностью выдачи сигнала (Si) данных, отражающего превышение этого порога (S(Ci)); система содержит средства (11) регистрации этих данных, и датчики (Ci) выполнены с возможностью обнаружения отличных друг от друга и дискретных порогов (S(Ci)), что позволяет на основании данных, зарегистрированных системой, вычислять оценку усталости детали (7, 8, P, P', 9a, 6'), связанной с рассматриваемым механическим напряжением. Технический результат: оптимизация технических осмотров деталей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента. Устройство содержит два опорных элемента для закрепления испытываемого образца, имеющих возможность поворота, и механизм, создающий изгибающий момент. Опорные элементы для закрепления испытываемого образца и механизм, создающий изгибающий момент, выполнены в виде двух шаговых сервоприводов, оси которых жестко соединены через удлинители с образцом, ось которого перпендикулярна осям шаговых сервоприводов. Шаговые сервоприводы выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении образца с помощью шарнирного механизма, состоящего из двух жестких рамок, соединенных с корпусами шаговых сервоприводов параллельными стержнями одинаковой длины с цилиндрическими шарнирами на концах. Устройство дополнительно содержит тензостанцию, соединенную с компьютером и тензорезисторами, установленными на удлинителях. Технический результат: возможность реализовать кинематический или мягкий режимы нагружения образца, при этом имеется возможность использования как режима поперечного изгиба образца (работает только один серводвигатель), так и режима чистого сдвига в среднем сечении образца (серводвигатели работают синфазно). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, установленные на нем маховик с приводом вращения, штанги по количеству точек нагружения по заданной поверхности образца с ударниками для взаимодействия с образцом, установленные с возможностью изменения положения по длине маховика, приспособления для создания фрикционного взаимодействия штанг с маховиком, приспособления для возврата штанг в исходное положение и устройство для размещения образца, выполненное с обеспечением взаимодействия образца с ударниками. Стенд снабжен дополнительными штангами по количеству точек нагружения по противоположной поверхности образца, дополнительными приспособлениями для создания фрикционного взаимодействия дополнительных штанг с маховиком, дополнительными приспособлениями для возврата дополнительных штанг в исходное положение и дополнительными ударниками по числу дополнительных штанг. Фрикционное взаимодействие основных и дополнительных штанг осуществляется с участками поверхности, расположенными на диаметрально противоположных образующих маховика, дополнительные штанги имеют Г-образную форму, одна сторона которой предназначена для взаимодействия с маховиком, а на другой стороне закреплен ударник. Технический результат: увеличение объема информации при исследованиях свойств материалов путем обеспечения испытаний при повторных ударах по разным точкам поверхности образца с произвольно регулируемой последовательностью, интервалами и местами нанесения ударов не только в одном направлении, но и в противоположном направлении и одновременно по встречным направлениям. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам определения прочности лопаточных дисков турбомашин с вильчатым соединением. Способ заключается в создании эксплуатационных условий нагружения одновременно в трех верхних крепежных отверстиях элементах обода диска. При этом устанавливают устройство нагружения в захваты испытательной машины, формирующей нагрузку, закрепляют элемент обода диска в устройстве нагружения, прикладывают нагрузку от испытательной машины к крепежному отверстию элемента обода диска. Устройство нагружения устанавливают в захваты двухосной испытательной машины, нагрузку от испытательной машины через устройство нагружения прикладывают дополнительно еще к двум крепежным отверстиям элемента обода диска и распределяют нагрузку одновременно на три верхних крепежных отверстия элемента обода диска, в каждом из которых формируют заданное усилие S, равное по величине и направлению центробежной силе лопаток, при этом горизонтальное FГ и вертикальное FB растягивающие усилия, задаваемые двухосной испытательной машиной, определяют из уравнений. Технический результат заключается в возможности моделировать в процессе стендовых испытаний эксплуатационные условия нагружения и поврежденность в критических зонах дисков турбомашин. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности однопролетных железобетонных балок по критериям прочности арматуры и бетона. Сущность: на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах устанавливают измерители деформаций. Затем нагружают железобетонную балку пробной нагрузкой. Определяют величину относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Для каждой ступени пробной нагрузки определяют среднее значение относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Также для каждой ступени пробной нагрузки по отдельности для бетона и для стальной арматуры железобетонной балки рассчитывают среднеквадратичные отклонения относительной деформации. Используя априорную информацию, находят среднее значение предельной относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Определяют верхнее значение предельной нагрузки и нижнее значение предельной нагрузки по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Предельную несущую способность железобетонной балки определяют по наименьшей паре полученных для бетона и для арматуры железобетонной балки значений предельных нагрузок и . Затем по значениям предельной несущей способности железобетонной балки теоретически рассчитывают значения наибольших изгибающих моментов и , воздействию которых может подвергаться железобетонная балка. Находят теоретическую зависимость изгибающего момента M q от величины нагрузки, действующей на железобетонную балку. Из равенств моментов и находят верхнее значение предельной нагрузки на железобетонную балку и нижнее значение предельной нагрузки на железобетонную балку . Технический результат: повышение безопасности испытаний железобетонных конструкций и повышение точности определения несущей способности железобетонных конструкций. 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов горных пород при моделировании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для контробразца, гидравлический механизм для взаимного поджатия образцов, соединенный с захватом для контробразца, каретку, гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, соединенный с кареткой, и захват для образца, установленный на каретке. Стенд дополнительно снабжен механизмом ударного нагружения, установленным на каретке с возможностью взаимодействия с захватом для образца и с кареткой, при этом механизм ударного нагружения выполнен в виде ударника в форме стержня, электромагнитного якоря в форме кольца, закрепленного на каретке, и двух электромагнитных катушек для независимого взаимодействия с якорем, причем ударник подвижно размещен в отверстии якоря, а катушки закреплены на ударнике с противоположных сторон относительно якоря. Технический результат: расширение функциональных возможностей стенда, увеличение объема получаемой информации при изучении энергообмена на образцах горных пород за счет обеспечения исследований энергообмена при регулируемом возбуждении в образце разнонаправленных ударных волн в процессе формирования подвижек. 1 ил.
Наверх