Способ измерения напряжений в модели из эквивалентных материалов

- ц Е 21 С 39/00 ч. ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВ Н АВТОРСЙОМУ точности что, с целью повышенияизмерений путем учетаявлений, дополнительноизмеряют электросопротмещенного в образце изэквивалентного материал ныхют нагруж вление такого жеровочессетво а тари в проц равенс ного датчиизмеренийэлектросопи измерителиной нагпряжечий а, при эт беспечива отивлений рировочногоов и по полу ч ого(54)(57) В МОДЕЛИ величине че на узке с дя одели ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЗ(71) Донецкий ордена Трудового Краного Знамени политехнический инсти(56) 1. Авторское свидетельство ССВ 177823, кл . Е 21 С 39/00, 1965.2. Кузнецов Г.Н. и др. Моделированне проявлений горного давления.Л., "Недра", 1968, с. 156 (прототи ОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ включающий нагружение модели, измерение электросопротивления размещенного в ней измерительного датчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем,1 11320Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано дляизмерения нормальных напряжений вмодели иэ эквивалентных материалов,в частности при изучении процессовсдвижения горных пород во время разработки месторождений полезных ископаемых,Известен способ определения деформаций и напряжений в моделях изэквивалентных материалов с помощьютензодатчика, вводимого в испытываемый массив, причем перед вводом датчика в массив его полость заполняютэквивалентным материалом. При уве 15личении нагрузки на датчик тензосопротивление деформируется и изменяетсвой номинал, причем изменение номинала пропорционально измеряемому давлению Я2 ООднако корпус датчика искажаетнапряжения вокруг себя из-за значительных размеров, соизмеримых соструктурными элементами модели (наИРимеР т слоистости) е ПО этои пРичинепогрешность результатов измерениянапряжения велика и составляет 40507.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомурезультату является способ измерениянапряжений в модели из эквивалентныхматериалов, включающий нагружение модели и измерение электросопротивленияразмещенного в ней измерительногодатчика (2) .35Недостатки этого способа обусловлены явлением адгезионного гистерезйса возникающего при сжатии однородных проводящих частиц или элементов,40Опыт работы с подобными датчиками показывает, что они имеют существенный недостаток, заключающийсяв сильной зависимости показаний датчика от времени его сжатия и груд- ности измерения разгрузки (т.е. процесса уменьшения напряжений в модели), Контактное сопротивление между проводящими частицами зависит нетолько от давления сжатия, но и времени сжатия, температуры, влажности и других факторов, Причем после снятия нагрузки имеет место остаточная адгеэия, уменьшающаяся со временем, Таким образом, в измерения напряжений вносятся различного рода погреш.ности, обусловленные сложными законами протекания адгезионных процес 1сов. Практика моделирования показывает, что погрешность измерения напряжений из-за этого доходит до 100 Х и более, При массовых измерениях подбирают датчики с одинаковыми характеристиками и тарируют только один из них,Пель изобретения - повьппение точности измерений путем учета адгезионных явлений,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измерениянапряжений в модели из эквивалентных материалов включающему нагружение модели, измерение электросопротивления размещенного в ней измерительного датчикаа дополнительно нагружают и измеряют эпектросопротивпение размещенного в образце из такого же эквиваленгного материала тарироиочного датчика,при этом впроцессе измерений обеспечивают равенство электросопротивлений тарировочного и измерительного датчиков и по полученной нагрузке судят о величине напряжений в модели.На чертеже представлен метод обработки результатов моделирования.П р и м е р . В модели из эквивалентных материапова состоящих смеси кварцевого песка (9 Т), гипса (2/) и талька (17), установлены плоские датчики из электропроводной бумаги. Поставлена задача измерить динамику напряжений при ведении очистных работ в гяти пунктах модели, Дпя этого изготовляют нять пар одина ковых датчиков из :пектросопротивлением, один из которых измерительный, другой - тарировочный.Измерительный датчик закчадывают в испытываемую модель,тарировочный датчик устанавливают в средней части образца, изготовленного:.з такого же материала и по аналогичной методике, что и модель непрерывно измеряют электросопротивпение обоих датчиков, Параллельно с испытанием модели нагружают тарировочный датчик с помощью динамометра, причем нагрузку динамометра подбирают так, чтобы электросопрстнвпение тарировочного датчика было равно электро- сопротивлению измерительного датчи -ка.Записывают (нпи запоминают) изменения нагрузки во времени на динамо- метре, которая в будет равна мехаПредлагаемый Прототип Парафиновые Парафиновые Гнпсо- песочГипсо- песочсмеси ные смеси смеси смеси Летомв сухуюпогоду 30-40 15-20 5-10 6 Зимой в сыСоставитель Г.Алексеева Редактор Ю.Ковач Техред Т.Фанта Корректор,О,ЛуговаяЗаказ 9736/27Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 11320ническому напряжению в испытываемоймодели,На чертеже приведено изменениево времени электросопротивления одного иэ измерительных датчиков. Про 5цесс тарировки заключается в том,что подбирают динамометром такойрежим нагружения, чтобы с возможнобольшей точностью воспроизвестиво времени изменение злектросопротив Оления измерительного датчика (кривая 1). График воспроизведения проведен сплошной линией 2, Для обеспечения адекватности показаний датчика подбирают режим нагружения, отраженный кривой 3.Процесс тарировки может быть автоматизирован путем подключения аналого-цифрового комплекса к датчиками динамометрам и использования отрицательной обратной связи в схеметарировки.Предлагаемы способ по сравнениюс прототипом повышает точность результатов моделирования см.таблицу).Иэ таблицы видно, что точностьизмерения напряжений предлагаемымспособом в 2-6 раз вышее, чем у прототипа. Это повышает обоснованностьрезультатов моделирования и позволяетЗсэкономить на креплении горных выра 16 4боток или повысить безопасность горных работ. Период Погрешность измерения напряиспы- жений, Х, в способетаний руюпогоду 60-100 20-30 8-16 6-10