Способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород

Союз СонетсиикСоциапкс тически кРеспублик Оп ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 881318(23) Приоритет Гееудерстееииый кемитет СССРпо делам изабретеиий и открытиЯ(72) Авторизобретен Кацнельсон Подмосковный научно-исследовательскии проектно-конструкторский угольныйинститут) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕ В МАССИВЕ МОДЕЛИ ГОРНЫХ ПОРОД никеояни Изо их способов являцесса измерения, нее ность и точность тение относит ния напряженн ет ся пр еи муще рения механич сиве модели г тных материал якт исследов и примен нике изм ний в ма эквивале ого с нно в ескихрных напряжеород из овИзвестен способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород, включающий в себя изготовление массива из эквивалентных материалов, установку в массив элект рических микродинамометров, тарировку их и определение величины механических напряжений по изменению параметров чувствительных элементов при испытании модели 11 .Также известен способ измерения м ханических напряжений в массиве модели горнь 1 х пород, включающий изгото ление массива, монтаж электрических чувствительных элементов, тарировку их и определение величины механических напряжений 23Недостатком обоются сложность продостаточная достов ризмерений,Цель изобретения - упрощение процесса измерения и одновременное повышение достоверности и точности измерений механических напряжений.Цель достигается тем, что массивмодели выполняют из полупроводниковогото материала, устанавливают к наружнымпротивоположным сторонам исследуеьехучастков массива токоотводящие электроды, а величину механических напряжений определяют по изменению электрического сопротивления материала наисследуемых участках массива,Для изготовления массива моделииспользуют смесь углеграфитовых зерен с цементирующим веществом. В зависимости от требований к электрическим и физико-механическим характеристикам массива модели в качестве исходных инертных материалов-эквивален 8813тов могут также служить такие полупроводниковые зернистые материалы, какмагнетит, двуокись марганца, пятиокись ванадия, окись меди, окись олова и другие полупроводниковые оксиды,сул ьфиды и карбиды,Данный способ измерения механическиких напряжений основан на определениизависимости контактного сопротивлениямежду полупроводниковыми зернами Йот их геометрических, электрических исиловых параметров по формулеВгде й - расстояние между электродами,см;5 - площадь электродов, см;с 1 - фракция зерен, см;Р - удельное сопротивление зерен,Ом см;206 - механические напряжения междузернами, Па;коэффициент контактного сопротивления, Па см.На чертеже поясняется схемой выполнение способа,Массив модели 1 выполняют из полупроводникового зернистого материала сцементирующим веществом. Причем каждыйслой массива выполняет по специальной30рецептуре, исходя из требований к ихфизико-механическим характеристикам,К двум наружным противоположным сторорам массива в процессе изготовлениямодели устанавливают требуемое количество пар электродов 2, которые при 35жимают к массиву стенками 3 корпусамодели. Выводные провода 4 от электродов пропускают через специальные отверстия в стенке. Тарировка участков4 амассива между электродами состоит втом, что изготавливают образец каждогослоя массива, устанавливают его к торцам токоотводящие электроды, нагружают образец и измеряют на каждой ступени нагружения электрическое сопро 45тивление данных чувствительных элементовПри испытании модели измеряют элек-трическое сопротивление этих элементови по тарировочным характеристикамопределяют численные значения механи"ческих напряжений в массиве модели,Предложвнный способ измерения механических напряжений,основанный на прин".ципе контактного соПротивления, позволяет испольовать в качестве чувст-,вительного элемента непосредственномассив модели в целом и в любом его 18сечении без применения специальныхчувствительных элементов, встраиваемых в массив. Это упрощает процессизмерения за счет ликвидации операциипо изготовлению чувствительных элементов и монтажа их внутри массивамодели, Одновременно повышается точность измерений за счет исключенияискажения поля напряжений массивавстраиваемыми чувствительными элементами. Кроме того, повышение достоверности и точности измерений достигается также тем, что относительное изменение электрического сопротивлениячувствительных элементов из полуповодниковых зернистых материалов.-.0,9 почти в два порядка выше, чемоупроволочных тензорезисторов, а плотность тока этих чувствительных элементов значительно меньше, чем у тензорезисторов. Это, в свою очередь, уменьшает нагрев чувствительных элементови повышает точность измерений.Формула изобретения1. Способ измерения механическихнапряжений в массиве модели горныхпород, включающий изготовление масси,ва, монтаж электрических чувствительных элементов, тарировку их и определение величины механических напряжений,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения процесса измерения иодновременного повышения достоверности и точности измерений, массив моделивыполняют из полупроводникового материала, устанавливают к наружным противоположным сторонам исследуемых участков массива токоотводящие электроды,а величину механических напряженийопределяют по изменению электрическогосопротивления материала на исследуемых участках массива,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что для изготовлениямассива модели используют смесь углеграфитовых зерен с цементирующим веществом,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кузнецов Г.Н. и др, Моделирование проявлений горного давления, Л.,"Недра", 1968, с, 149-164.2. Попов В.Л., Кацнельсон А,Ш.Измерение напряжений в моделях изэквивалентных материалов, Исследование по вопросам механизации и организации процессов добычи и использованияугля. Сбор ни к ПН ИУИ . М., "Недра",1966, вып, 10, с, 152-158,881318 Составитель Е. БорисовТехред А,Бабинец едакт ре рфен 2 тираж б 30ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыт 3035, Москва, Ж, Раушская наб Заказ 9903/5 одписноСР лиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектна