Устройство для испытания образцов материалов

(504 СО ИЗ 2 С 39/О ИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,д 3 Яьм .,ИСПЫТАНИЯ ОБРА осится к испытас о предназна механи ость образцов масти горных пород,многоосном нагрукеение функциональутем исследования о 97. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГ(7) Всесоюзный научно-истельский институт горной ги маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельстУ 461333, кл. С О 1 И 3/08,(54) УСТАНОВКА ДЛЯЦОВ ИАТЕРИАПОВ(57) Изобретение отельной технике ииспытания на прочнтериалов, в частнопри одноосном илинии. Цель - расширных возможностей п1293541 энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения,На опорной раме 1 размещены гидроцилиндры (ГЦ) 2 с поршнями 3 и приспособлениями для сброса нагрузки,Они выполнены в ниде втулки (В) 11,размещенной в полости ГЦ 2, и тя.ги 12 для изменения положения В 11в полости ГЦ 2. С поршнями 3 соединены захваты 4 для образца 5. Подпоршневая и надпоршневая полости 7и 8 через вентили 9 и 10 соединены сгидросистемой 6. Поршень 3 размещенво В 11, имеющей в боковой стенкеИзобретение отчосится к испытательной технике, к установкам для испытания на прочность образцов материалов, в частности горных пород, при одноосном или многоосном нагружении и для изучения энергообмена между нагружающей системой и образцом.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей путем 10 исследования энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения.На чертеже показана схема уста новки для испытания образцов материалов.Установка содержит опорную раму размещенные на ней гидроцилиндры 2 с поршнями 3 и приспособлениями для 20 сброса нагрузки, захваты 4 для образца 5, соединенные с поршнями 3, и гидросистему 6, соединенную с подпоршневыми 7 и надпоршневыми 8 полостями гидроцилиндров 2 через венти 25 ли 9 и 10. Каждое из приспособлений для сброса нагрузки выполнено в виде втулки 11, размещенной в полости гидроцилиндра 2,и тяги 12 для изменения положения втулки в полости гидроцилиндра 2, при этом поршень 3 размещен во втулке 11, а втулка имеет в боковой стенке канал 13 для сообщения подпоршневой 7 и надпорш-,невой 8 полостей, длина канала 13 в 35 канал 13 для сообщения полости 7 иполости 8, Длина канала 13 в направлении оси В 11 меньше рабочего ходапоршня 3, но больше ширины его зоныуплотнения. При подаче давления вполость 7 поршень 3 смещается влевоотносйтельно В 11,что вызывает деформацию образца 5, Жидкость по каналу 13 устремляется в полость 8, выравнивая давление в полостях 7 и 8,Поршень 3 останавливается, и деформирование идет за счет упругой энергии образца 5, Изменяя нагрузки, проводят серию опытов на различных участках, 1 ил. 2направлении оси втулки 11 меньше рабочего хода поршня 3, но больше ширины зоны уплотнения поршня 3, Начальные объемы полостей 7,8 гидроцилиндров 2 регулируются расположением гидроцилиндров 2 относительно опорной рамы 1 и соединенными втулками 14. Количество гидроцилиндров 2 и их расположение на раме 1 определя ется видом напряженного состояния, создаваемого на образце 5.Установка работает следующим образом.На контрольном образце 5 проводятся предварительные испытания по определению деформационных и прочностных свойств испытуемого материала при том виде напряженного состояния, при котором предполагается исследование энергообмена.Для этой цели гидроцилиндры 2 на раме 1 размещают по схеме, обеспечивающей требуемое напряженное состояние, а тяги 12 отсоединяются от втулок 11 Вентили 9,10 устанавливают в положения, обеспечивающие подачу давления либо в полости 7 для создания сжимающих нагрузок, либо в полости 8 для создания растягивающих нагрузок. Для изображенной схемы горизонтальная ось является сжимающей, вертикальная - растягивающей. При подаче давления в гидросистему 6 происходят соответствующие схеме перемещения поршней 3 совместно с втул1293541 ВНИИПИ Заказ 375/44Тираж 777 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ками 11 вплоть до разрушения образца 5 с полной энергопередачей от нагружающей системы к образцу 5. Объемпередаваемой энергии задается начальным положением поршней 3 в гидроци линдрах 2 путем изменения положениягидроцилиндров 2 относительно рамы 1. В результате предварительного опыта определяются нагрузки и деформации по осям образца 5, а также характер разрушения материала при полной энергопередаче.При проведении серии подобных опытов при различных начальных положениях поршней 3 устанавливают взаимосвязь характера разрушения от величины энергии системь при полной энергопередаче.После выполнения предварительных опытов и исследований при полной энергопередаче приступают к основному режиму испытаний на данной установке. Для этого соединяют тяги 12 с втулками 11 и размещают втулки 11 в гидроцидиндрах 2 так, чтобы в мо - мент достижения образцом 5 предела прочности уплотнение поршня 3 миновало один из выходов канала 13. Поршень 3 устанавливают в положение, при котором канал полностью распола- З 0 гается в одной из полостей 7 или 8 гидроцилиндра 2. Затем включают гидросистему 6 и подают давление в полости гидроцилиндров 2 в соответствии со схемой нагружения образца 5. 35 При подаче давления в полость 7 гидроцилиндра 2 (показан в разрезе) его поршень. 3 смещается влево по чертежу относительно втулки 11. Полость 8 на этом этапе свободна от 40 жидкости. Смещение поршня сопровождается деформацией образца 5. При достижении образцом 5 деформации, соответствующей пределу прочности, уплотнение поршня 3 проходит правый 45 по чертежу вход в канал 13 и жидкость из полости 7 устремляется в полость 8 по каналу 13. Давления вполостях 7,8 выравниваются, перемещение поршня 3 прекращается, энергия 50 к образцу 5 со стороны поршня 3 не поступает и дальнейшее деформирование образца 5 идет только за счет упругой энергии материала самогообразца 5. Аналогично, по другим 55 осям деформирование осуществляетсятолько упругой энергией материалаобразца 5. Величина разлета осколков,их дробление идет в этом случае беэучастия перемещающихся деталей установки, т.е. без подвода энергии отнагружающей системы, Фиксируют результаты испытаний и проводят новыеопыты, в которых сброс нагрузки производится на различных участках запредельной ветви деформирования, с,различным запасом энергии начальногоразгона деталей установки перед последующим их торможением. В результате получают полное представлениеоб участии энергии нагружающей системы совместно с энергией материала образца н отдельно материала образца в энергетическом балансе и характере разрушения при данном виденапряженного состояния. Затем изменяют вид напряженного состояния путем переключения вентилей 9,10 изменением количества пар гидроцилиндров 2, и серию опытрв повторяют,Формула изобретения. Установка для испытания образцов материалов, содержащая опорную раму, размещенные на ней гидроцилиндры с поршнями и захваты для образца, соединенные с поршнями гидроцилиндров, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем исследования энергообмена между нагружающей системой и образцом с отводом энергии системы на различных этапах нагружения, она снабжена приспособлениями для сброса нагрузки по числу гидроцилиндров, каждое из которых выполнено в виде втулки, имеющей канал в боковой стенке и размещенной в полости гидроцилиндра, и тяги, соединенной с втулкой и служащей для изменения положения втулки в полости гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра размещен во втулке, а канал втулки предназначен для сообщения надпоршневой и лодпоршневой полостей гидроцилиндра и имеет длину больше ширины зоны уплотнения поршня, но меньше величины рабочего хода поршня.