Способ контроля размеров трещины в образце

) ВУ дела СО АН СССРрнов ельство СССР В 13/12, 1984. ельство СССР В 13/12, 1985. ОЛЯ РАЗМЕРОВ образца своис следовательно ема и разного определяют по и соответствуюНедостаток в том, что он по меры трещины але. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(54) СПОСОБ КОНТЩИНЫ В ОБРАЗЦЕ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения размеров трещин в обоазцах.Известен способ контроля размеров трещин в образцах горных пород включающий формирование трещины гидроразрывом электропроводящей жидкостью, которую электрически изолируют от гидро- системы и облучают электромагнитным полем, а площадь трещины определяют по напряжению на электроде, введенном в жидкость,Недостатки этого способа заключаются в необходимости комплекта специального оборудования и электрической изоляции жидкости от гидросистемы, что сложно и не всегда возмокно.Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля размеров трещины в образце, включающий формирование трещины неньютоновскими жидкостями с антиадгезионными по отношению к материалу 1740990 А 1(57) Изобретение относится к определению размеров трещин в образцах и позволяет расширить эксплуатационные возможности путем обеспечения контроля размеров трещины и в непрозрачных материалах. В образце материала формируется трещина давлением неньютоновской жидкости с антиадгезионными по отношению и материалу образца свойствами. Измеряют объем подачной жидкости и величину раскрытия трещины вдоль ее оси симметрии; Радиус трещины и ее раскрытия в произвольной точке определяют исходя из измеренных параметров. 1 ил. твами, когорые подают по- дозами фиксированного объцвета, а раскрытие трещины соотношениям объемов доз щих им площадям контакта.этого способа заключается зволяет контролировать разлишь в прозрачном материЦель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения контроля размеров трещин и в непрозрачных материалах.Поставленная цель достигается тем, что измеряют величину раскрытия трещины вдоль ее оси симметрии, а радиус трещины и ее раскрытие в произвольной точке определяют исходя из измеренных объема кидкости и величины раскрытия трещины вдоль ее оси,На чертеже приведена схема устройст(б) Для образования трещины в образце 1 сверлят сквозное отверстие 2, в которомспециальным устройством на требуемом уровне прорезают инициирующую дискообразную щель 3 в плоскости, перпендикуляр ной оси отверстия, В отверстии 2 уста наьливают с использованием клеющего вещества устройство, состоящее из корпуса 4 в виде стакана с оадиальными отверстиями 5 и переходящего в шток б, на который 10 насажена с возможностью продольного перемещения притертая к нему труба 7. Устройство устанавливается таким образом, чтобы радиальные отверстия 5 совпадали с инициирующей щелью 3, С противополож ного штоку 6 торца трубы 7 установлен измеритель Я перемещения (микрометр), фиксирующий относительное перемещение трубы 7 и штока б. На свободный торец корпуса 1 навинчен стакан 9, имеющий цен тральное отверстие с резьбой, куда ввинчен винт 10 с рукояткой 11. Винт 10 контактирует с поршнем 12, Внутреннюю полость устройства и инициирующую щель заполняют жидкостью с антиадгезионными по отноше нию к материалу образца свойствами. Вращением рукоятки 11 поошень 12 перемещают в направлении радиальных отверстий 5, что приводит к повышению давления жидкости до значения, при котором 30 происходит разрыв материала образца с образованлем трещины 13, плоскость которой совпадает с плоскостью инициирующей щели 3. ЗОДля контроля за размерами трещины с момента начала разрыва считают число оборотов винта 10 и определяют объем жидкости, поданной в трещину, по формуле где и - число оборотов винта 10;Я - площадь поперечного сечения поршня 12; 45Л и - шаг резьбы винта.По измерителю 8 перемещения определяют раскрытие трещины вдоль ее оси симметрии, Затем радиус трещинь г вычлсляют По фоРМУЛе 50 ггде Чобъем жидкости в трещине;2 а - раскрытие трещины вдоль ее осисимметрии;го - радиус инициируюшей щели. Раскрытие трещины в произвольной точке вычисляют по формулелх 2 у=2 аг где 2 у - раскрьтие трещины на расстоянии х от ее оси симметрии.Способ основан на том, что поверхность флюида (жидкости) в трещине разрыва приобретает форму эллипсоида вращения с осью, совпадающей с осью отверстия, через которое нагнетают жидкость. Поэтому объем флюида в трещине, если бы она примыкала не к инициирующей щели, а к оси вращения, определялся бь по формуле где о - объем зллипсоида с осями а, г, г соответственно,Однако в ходе измерения определяется объем жидкости, которая заполняет лишь трещину, а часть объема эллипсоида между границей инициирующей щели и осью вращения остается не известной, Эта часть является также телом воащения и поэтому ее объем в декартовой системе координат гоу= л 2(х)бх (2)х где го - радиус инициирующей щели;1(х) - функция образующей сечения эллипсоида по оси вращения,Известно, что сечение эллипсоида по оси вращения имеет форму эллипса, которая определяется уравнением Поставив (4) в (2), имеем Ч =;,; а 2(1 -- ;) б х, (5) о Г О евидно, что измеренный ьем жид- кости1740990 или с учетом (1) и (5) з - тР . у=2 Составитель И.Родионовактор А,Долинич Техред М,Моргентал ректор М Тираж Государственного комитет 113035, Москва, з 2079ВНИИП ственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 оизв Ч = л а Р - к ) а(1 -- )б х(7) Уравнение (7) можно записать в виде 4 тг аг - (ЗЧ+ 3 л а г, )г + л а гз = 0 (8) Из четырех корней уравнения (8) по физическому смыслу подходит лишь один Зная радиус трещины и используя (4), можно найти раскрытие трещины в произвольной ее точке по формуле где 2 у - раскрытие трещины на расстоянии х от ее оси симметрии.В совокупности с другими параметрами нагружения образца 1 (давление, расход подаваемой жидкости), способ позволяет оценивать влияние напряженного состояния материала на трещинообразование и удароопасность, а также определять важнейший параметр разрушения - удельную поверхностную энергию.Формула изобретения Способ контроля размеров трещин в образце путем формирования трещин давлением неньютоновской жидкости с антиадгезионными по отношению к материалу образца свойствами и измерения объема поданной жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения контроля размеров трещин и в непрозрачных материалах, измеряют величину раскрытия трещины вдоль ее оси симметрии, а радиус трещины и ее раскрытие в произвольной точке определяют исходя из измеренных объема жидкости и величины раскрытия трещины вдоль ее оси,Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС