Устройство для циклических испытаний образцов материалов при объемном напряженном состоянии

Союз СоветскихСоциалистическихРесттублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 978007(51)М. Кл. С 01 М 3/36 ваудвраткккык квинтет СССР м двии нзовретеннй н откритнй(72) Автор изобретения Е. В. Лодус Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени и. научноисследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерскогодела(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ .ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОБЪЕМНОМ НАПРЯЖЕННОМСОСТОЯ НИИ 1Изобретение 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 деформаций5 горных пород при циклическом нагружении.Известны устройства для циклических, испытаний материалов, содержащие гидропульсаторы с тягами, передающими пульсирующую нагрузку на образец 711.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.2 оНаиболее 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 23,К недостаткам известного устройства относится отсутствие возможности изме нять соотношение между компонентаья ,тензора напряжений. Действительно, соотношение между осевыми и 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 исследованйй при широкой вариации соот-а ншпения между компонентами тевзора напряжений, что является отражением дей3 97800ствительного 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 мерегорных пород, не позволяет установитьмежду поршнями сразу несколько образцов 10с гарантией обеспечения одинакового вида напряженного состояния. Это снижаетпроизводительность испытаний.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства 15 путем изменения соотношения между компонентами тензора напряжений.Указанная цель достигается тем, чтоустройство для циклических испытанийобразцов материалов снабжено размещен оной в камере давления жесткой рамой иустановленными на ней соосно поршню и заполняемыми регулируемым количеств вом жидкости сильфонами, с которымисоединены захваты образца, 25На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит сильфоны 1 и 2,установленные соосно в жесткой раме 3,соединенные с сильфонами 1 и 2 захва ЗОты 4 и 5, в которых установлен образец 6 испытуемого материала, камеру 7высокого давления, в которой размещеныупомянутые элементы и поршень 8, который посредством штока 9 соединен с си- Зловозбудителем (не показан). Камера 7давления посредством штока 10 соединена с силовозбудителем или неподвижной траверсой испытательной машины(не показана). В качестве силовозбуди Отеля предпочтительно использовать гидропрнвод усталостной испытательной машины. Каждый из сильфонов 1 и 2 имеет приспособление 11 для заполнениясильфона регулируемым количеством жидкости.Устройство работает следующим образом,Снловозбудитель с помощью поршня 8создает пульсирующее давление жидкости 50в камере 7. Это давление является боковым давлением для образца 6. Давлениев камере 7 приводит к деформации сильфонов 1 и 2 вдоль оси образца 6 и созданию давления в жидкости, расположенной внутри сильфонов 1 и 2. Давлениежидкости внутри сильфонов 1 и 2 отличается от давления жидкости в камере 6,7 фРазность давлений определяется величиной свободного от жидкости объема каждого из сильфонов. Величина нагрузки,необходимая для деформации сильфона,регулируется количеством жидкости, размещенной внутри сильфона. Поскольку давление внутри сильфона создает осевуюнагрузку на образец 6, то изменениеколичества жидкости внутри сильфонов1 и 2 является средством изменения соотношения между осевой и боковыми нагрузками образца 6. Это соотношениеможет изменяться в предлагаемом устройстве в широких пределах как путемизменения количества жидкости в сильфонах, так и путем подбора жесткостии размеров самих.сильфонов. Диапазон/изменения осевой компоненты тензоранапряжений лежит в пределах от нуля(при пустых жестких сильфонах) до величины боковых компонент тензора напряжений (при полностью заполненныхжидкостью податливых сильфонах),Предлагаемое устройство позволяетв широких пределах варьировать соотношение между компонентами тензора напря-.жений. Данное обстоятельство позволяетэффективно использовать устройство длярешения широкого круга задач механикигорных пород, где интерес представляетизменение одной из компонент тензоранапряжений от нуля (для контура массива) до напряженного состояния гидростатического сжатия (в глубине массива).Преимуществом является простота изменения характеристики устройства, не сопря .женная с конструктивными изменениями,Кроме того, повышается производителыность испытаний за счет одновременногоиспытания нескольких образцов в однойкамере высокого давления. Для цикличес.-.ких испытаний, связанных с большой длительностью эксперимента, одновременноеиспытание нескольких образцов в несколько раз повышает пропускную способностьоборудования и, кроме того, обеспечиваетидентичность условий испытаний серииобразцов.1формула изобретенияУстройство для циклических испытанийобразцов материалов при объемном напряженном состоянии, содержащее камерувысокого давления для размещения испытуемого образца, установленные в нейпоршень и захваты образца и силовоэбудитель, связанный с поршнем, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью рао978007 5ширения 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 силь фонами, с которыми соединены захваты образца,6 Источники информапии,принятые во внимание при экспертиз1. Фридман Я,В. Механические свой.ства металлов. М., Оборонгиз, 1952,с. 401 433.2. Авторское свидетельство СССРВНИ Филиал Заказ 9203/58 Тираж 887