Устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии

Устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Ресттублии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1 1>978007 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30.06.81 (21 ) 3310334/25 28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.82. Бн ллетень № 44

Дата опубликования описания 02.12.82 (51)M. Кл.

QO1 М 3/36

3Ъсудврсткнкы0 квинтет

СССР

ИО двлли н306рет9ннД н откритнй (53) УДК620.1 78. .32 (088-8) (72) Автор изобретения

E. B. Лодус

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени и научноисследовательский институт горной"геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель с (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ .

ОБРАЗОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОБЪЕМНОМ НАПРЯЖЕННОМ

СОСТОЯ НИИ

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к устройствам для циклических испытаний материалов при объемном на пряженном состоянии, и может быть ис-к пользовано для исследования деформаций

5 горных пород при циклическом нагружении.

Известны устройства для циклических, испытаний материалов, содержащие гидропульсаторы с тягами, передающими пуль сирующую нагрузку íà образец 1 1.

Недостатком данных устройств является то, что для создания синхронной щпьлической нагрузки на образец при объемном напряженном состоянии, когда одна из компонент тензора напряжений не равна двум другим, в этих устройствах необходимо подключение дополнительного гидропульсатора.

2о

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии, содержащее камеру высокого давления для размещения испытуемого образца, установленные в неф поршень и захваты образца и силовозбудитель, связанный с поршнем. Кроме того, с целью синхронного изменения нагрузки и давления устройство содержит второй поршень„ а полость камеры выполнена ступенчатой, причем площади поршней различны (2).

К недостаткам известного устройства относится отсутствие возможности изменять соотношение между компонентами

,тензора напряжений. Действительно, соотношение между осевыми s боковыми на-, грузками здесь определяется соотнбшением между площадями верхнего и нижне го поршней, которое является константой для данной камеры. Вместе с тем для ряда задач механики деформируемого тела, в частности для механики горных пород, интерес представляют результаты исследований при широкой вариации соот-.ч ншпения между компонентами тевзора напряжений, что является отражением дей

3 97800 ствительиого тензора напряжений в массиве горных пород по мере перехода от контура вглубь массива. Поскольку в известном устройстве осевая нагрузка создается сжатием образца верхним и нижним поршнями,в камере может быть размещен только один образец (различная податливость образцов, по крайней мере горных пород, не позволяет установить между поршнями сразу несколько образцов10 с гарантией обеспечения одинакового вида напряженного состояния. Это снижает производительность испытаний.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства 15 путем изменения соотношения между ком» понентами тензора напряжений.

Указанная цель достигается тем, что устройство для циклических испытаний образцов материалов снабжено размещен- zo ной в камере давления жесткой рамой и установленными на ней соосно поршню и заполняемыми регулируемым количеств вом жидкости сильфонами, с которыми соединены захваты образца. 25

На чертеже дредставлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сильфоны 1 и 2, установленные соосно в жесткой раме 3, соединенные с сильфонами 1 и 2 захва« 50 ты 4 и 5, в которых установлен образец 6 испытуемого материала, камеру 7 высокого давления, в которой размещены упомянутые элементы и поршень 8, который посредством штока 9 соединен с си- З5 ловозбудителем (не показан). Камера 7 давления посредством штока 10 соединена с силовозбудителем или неподвижной траверсой испытательной машины (не показана). В качестве силовозбуди- 4р теля предпочтительно использовать гидропривод усталостной испытательной машины. Каждый из сильфонов 1 и 2 имеег приспособление 11 для заполнения сильфона регулируемым количеством жидкости. !

Устройство работает следующим образом.

Силовозбуцитель с помощью поршня 8 создает пульсирующее давление жидкости 5О в камере 7. Это давление является боковым давлением для образца 6. Давление в камере 7 приводит к деформации сильфонов 1 и 2 вдоль оси образца 6 и соз= данию давления в жидкости, расположенной внутри сильфонов 1 и 2. Давление жидкости внутри сильфонов 1 и 2 отличается от давления жидкости в камере 6.

7 ф

Разность давлений определяется величиной свободного от жидкости объема каждого из сильфонов. Величина нагрузки, необходимая для деформации сильфона, регулируется количеством жидкости, размещенной внутри сильфона. Поскольку дав ление внутри сильфона создает осевую нагрузку на образец 6, то изменение количества жидкости внутри сильфонов

1 и 2 является средством изменения соотношения между осевой и боковыми нагрузками образца 6. Это соотношение может изменяться в предлагаемом устройстве в широких пределах как путем изменения количества жидкости в сильфонах, так и путем подбора жесткости и размеров самих. сильфонов. Диапазон

/ изменения осевой компоненты тензора напряжений лежит в пределах от нуля (при пустых жестких сильфонах) до величины боковых компонент тензора напряжений (при полностью заполненных жидкостью податливых сильфонах).

Предлагаемое устройство позволяет в широких пределах варьировать соотношение между компонентами тензора напря-. жений. Данное обстоятельство позволяет эффективно использовать устройство для решения широкого круга задач механики горных пород, где интерес представляет изменение одной из компонент тензора напряжений от нуля (для контура массива) до напряженного состояния гидростатического сжатия (в глубине массива).

Преимушеством является простота изменения характеристики устройства, не сопряженная с конструктивными изменениями.

Кроме того, повышается производитель ность испытаний за счет одновременного испытания нескольких образцов в одной камере высокого давления. Для цикличес:--: ких испытаний, связанных с большой длительностью эксперимента, одновременное испытание нескольких образцов в несколько раз повышает пропускную способность оборудования и, кроме того, обеспечивает идентичность условий испытаний серии образцов.

Формула изобретения

Устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии, содержащее камеру высокого давления для размещения испытуемого образца, установленные в ней поршень и захваты образца и силовоэбудитель, связанный с поршнем, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью рао978007

5 ширения функциональных возможностей путем изменения соотношения между компонентами тензора напряжений, оно снабжено размещенной в камере высокого давления жесткой рамой и установленными на ней соосно поршню и заполняемыми регулируемым количеством жидкости сил фонами, с которыми соединены захваты образца.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертиз

1. Фридман Я.В. Механические свой. ства металлов. М., Оборонгиз, 1952, с. 401 433.

2. Авторское свидетельство СССР

% 712735, кл. G 01 и 3/36, 1976 (прототип) .

- ВНИИПИ Заказ 9203/58 Тираж 887 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4