Способ испытания материалов на динамическое сжатие
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ СЖАТИЕ, заключающийся в том, что образец устанавливают между опорой и поршнем гидравлического снловозбудителя, нагружают его и шульсной нагрузкой путем подключения силовозбудителя к полости ресивера и регистрируют диаграмму напряжение-деформация, отличающийся тем, что, с целью ,,(x:.,aiKSi-iB.tsif46i «sj S S обеспечения регистрации полной кривой напряжение-деформация для хрупких материалов путем поддержания постоянст.1а скорости деформации образца, объем Vp и начальное давление р., ресивера выбирают из ор условия / /«а КС 5 I 1.Д4с с / макс Vл-f / ««КС ор : ДЗЕ) где F -нагрузка на образец при Макс максимуме его несущей способности; -жесткость гидравлического силовозбудителя; (Л -площадь поршня гидравлического силовозбудителя; сжимаемость рабочей Р ЖИДКОСТИ , полная абсолютная дефорд VJ мация образца; оо абсолютная запредельная деформация образца (за vj максимумом несущей 4 1C способности).
СОК>Э СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
SUÄÄ 736742
3(59 G 01 N 3 08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ .СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЦТИЙ (21) 2698119/25-28 (22) 12. 12.78 (46) 15.06.84. Бюл. У 22 (72) Е.Д. Певзнер, Б.Г. Тарасов и А.Н. Ставрогин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 620. 172 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 276476, кл. С 01 N 3/36, 1966.
2. Авторское свидетельство СССР к 542937, кл. G 01 N 3/36, 1977 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ
НА ДИНАМИЧЕСКОЕ СЖАТИЕ, заключающийся в том, что образец устанавливают между опорой и поршнем гидравлического силовозбудителя, нагружают его импульсйой нагрузкой путем подключения силовозбудителя к полости ресивера и регистрируют диаграмму "напряжение-деформация", о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения регистрации полной кривой ".напряжение-деФормация" для: хрупких материалов путем поддержания постоянства скорости деформации образца, объем V и начальное давление Р ресивера выбирают из условия
5 Л Fмакс Д-—
5с (g с где F> — нагрузка на образец при максимуме его несущей способности; с — жесткость гидравличес- Я кого силовозбудителя;
5 — площадь поршня гидравлического силовозбудителя;
° — сжимаемость рабочей жидкости
Д вЂ” полная абсолютная деформация образца; — абсолютная запредельная ©4
3 деформация образца (за Cb максимумом несущей 3 способности). ° |
736742
Изобретение относится к области испытания материалов при импульсных динамических нагрузках с целью определения их физико-механических, в частности деформационно-прочностньп, свойств.
Известен способ импульсного динамического нагружения образцов, использующий расширение предварительно ,сжатого газа или энергии пороховых
1 ! газов, воздействующих на нагружающий поршень или снаряд 1 3.
Недостатком этого способа является наличие большого количества избыточной энергии в нагружаю- 15 щей системе, вследствие чего скорость деформации за максимумом несущей способности образца резко возрастает, и не удаатся регистрировать полную диаграмму "напряже- 20 ние-деформация", включая участок падения несущей способности образца от максимума до нуля, так как нет способов развертки во времени дйнамических процессов со скоростью, меняющейся на несколько десятичных порядков.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ исйытания материалов на динами- ЗО ческое сжатие, заключающийся в том, что образец устанавливают между опорой и поршнем гйдравлического силовоэбудителя, нагружают его импульсной нагрузкой путем подключения силовозбудителя к полости ресивера и регистрируют диаграмму "напряжениедеформация" (2 ).
Недостатком спбсоба является невозможность снятия пОлнОЙ KpHBoff 4О
"напряжение-деформация" нэ-за того, что максимум импульса нагружения рассчитан по максимуму несущей способности образца, а скорость нагруженйя его не регулируется. 45
Целью изобретения является обес печение регистрации полной кривой
"напряжение-деформация" для хрупких материалов путем поддержания постоянства скорости деформации образца.
Это достигается тем, что объем (У 1 и начальное давление (Р,1 ресивера выбирают из условия
5<(a- ),„,„„, ) с\ э с, \
2 .,% 1 где F „ — нагрузка на образец при максимуме его несущей способности;
c — жесткость гидравлического силовозбудителя1
5с — площадь поршня гидравлического силовоэбудителя; р - сжимаемость рабочей жидкости
Д вЂ” полная абсолютная деформация образца;, — абсолютная запредельная
Ъ деформация образца (за максимумом несущей способности).
На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа ; на фиг.2 — диаграмма изменения давления ресивера и кривая "напряжение-деформация" испытуемого образца.
Устройство для испытания на динамическое сжатие содержит жесткую раму с опорой 1, на которой установлен гидравлический силовозбудитель, например гидродомкрат 2, на поршень 3 которого, являющийся, столом, помещают испытуемый образец 4. Полость гидродомкрата соединена с ресивером 5 переменного объема магистралью 6 с быстродействующим клапаном 7.
Ресйвер выполнен в виде гидроцилйндра, положение штока 8 которого регулируется гайкой 9. Ресивер соединен с источником 10 давления и через кран 11 со сливом.
Способ осуществляется следующим образом.
Для проведения испытания необходимо предварительно установить начальный объем ресивера (Vp ) и начальное давление в нем (Р „). В зависимости от запречельных характеристик испытуемого образца породы, полученных для ближайшей статической скорости деформации, создаваемая гидравлическим силовоэбудителем нагрузка на образец за максимумом.:
его несущей способности незначительна и примерно на пбстоянную величину должна превосходить несущую способность образца.
Выбор необходимого начального объема V ресивера и начального давления в нем Р > осуществляется следующим образом. Строится полная диаграмма "нагрузка-деформация" (-Й) 736742 включая участок за максимумом несущей способности, полученная для образца данной породы при ближайшей статической скорости деформации. 5
Начальный объем ресивера U on P ределяется, исходя из необходимого расхода жидкости (ЬЧ) при деформации образца на величину й, сжимаемости р рабочей жидкости, на- 1О чального давления Ро и ресивере, упругой деформации рамы гидродомкра" та Е„„акс(с и площади поршня домкрата 5, где „.„(,-™,") с (мс4кс/c ) где
FÐ Рор с, 15
Предварительно выбранный объем ресивера и начальное давление в нем до опыта увеличивают; на 10-20Х (на величину незнания свойств образца
20 при динамическом нагружении).
После этого, открыв кран 11 гайкой 9, регулируют объем ресивера.
Закрывают кран 11. Отрегулировав дроссель быстродействующего клапана
7 на заданную скорость нагружения, клапан 7 запирают. Изменяют началь- ное давление ресивера до расчетной величины (Ро ) путем подсоединения его к источнику 10 давления и устанавливают образец. После открытия .быстродействующего клапана 7 сжатия в ресивере жидкость, расширяясь, попадает в рабочую полость гидродомкрата и, перемещая стол-поршень,деформирует образец.
35 получаем макс
УРо
*- Предлагаемый способ позволит получать запредельные характеристики при высоких скоростях нагружения, расширить возможности испытания хруп40 ких горных пород за максимумом их несущей способности, уточнить паспорта крепления горных выработок, т.е. прогнозировать опасность горных ударов и устойчивость целиков. дЧ=Ч. Р, (1) макс (2)
Приравнивая уравнения (1) и (2), Давление в ресивере Р выбирается так, чтобы. усилие, развиваемое нагружающей системой (гидродомкрат, рама), примерно соответствовало несущей способности образца на всем нисходящем участке характеристики
"нагрузка -, деформация", т.е. угол наклона характеристики "нагрузка— деформация." нагружающей системы и угол наклона нисходящего участка характеристики образца "нагрузка— деформация" должны совпадать (фиг.2).
Тогда имеем макс маркс макс
С Э откуда макс{с макс/с)
Fp=д -е „ /c
4 — начальное давление в ресивере
Д вЂ” абсолютная запредельная деформация образца (эа максимумом несущей способности) 736742
%пк ю.2 Составитель Н. Долгова
Редактор Л. Утехина Техред Л,Коцрбняк Корректор А. Ференц
Заказ 3981/2 Тираж 823 Подписное
ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Ъ у
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
