Способ испытаний образцов на термомеханическую прочность и установка для его осуществления

(Я)э С 01 М 3/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТЛО изОБРетениям и ОтнРытиямпРи Гннт сссР ЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ(21) 4633026/25-28(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В.Лодус(56) Авторское свидетельство СССР В 1525543, кл, С 01 И 3/18, 1988.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ НАТЕРМОМЕХАНИЧЕС 1 Э 11 ПРОЧНОСТЪ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕН 1 И(57) Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прбчность, Целью способа является приближение условий испытаний к условиям эксплуатации при термическом исиловом нагружении породных перемь-.чек в зонах ведения добычных работ. ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ Цель установки - обеспечение испытаний образцов с формой, отличной от цилиндрической, с зонами термического воздействия на противоположных сторонах. Установка содержит захваты 2 и 3, в которых устанавливают обраэец 4, механизм 5 создания осевой нагрузки, механизм создания зонного термического воздействия в виде теплопроводных элементов 6,7, фрикционных колодок 8,9 с приспособлениями для их поджатия. Платформа 11,перемещается возвратно-поступательно. Механическую и термическую нагрузки в образце создают независимо одну от другой. Зонное термическое воздействие осуществляют с противоположны)0.ъ сторон образца различными зонами по форме и площади. 2 с. и 1 э.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность.Цель изобретения - приближение5 условий испытаний к условиям эксплуатации при термическом и садовом нагружении породных перемычек в зонах ведения добычных работ путем обеспечения испытаний образцов с формой, отличной от цилиндрической, с зонами термического воздействия на противоноложных сторонахНа фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2 и 3 - поверхности образца с различными по форме и площади зонами термического воздействия.Установка:; дня реализации способа содержит корпус 1, установленные на нем соосно активный 2 и пассивный 3 захваты для образца 4, механизм 5 создания осевой нагрузки, связанный с активным захватом 2, механизм создания зонного термического воздейст вия, выполненный в виде предназначенных для контакта с поверхностью образца 4 теплопроводных элементов 6, 7 для установки на поверхности образца, фрикционные колодки 8,9, пред назначенные для взаимодействия с наружной поверхностью элементов 6,7, приспособления для поджатия колодок к элементам с приводами 10 и платфор,му 11, установленную перпендикулярно оси захватов 2,3. Приспособления для поджатия .выполнены в виде рычагов 12,13, устаяовленньм на платформе с противоположньм сторон от оси захват тов 2,3,и:механизма . 14 возвратно поступательных перемецений платформы. На колодках 8,9 размещены опоры рычагов 12,13. Теплопроводные элементы 6,7 выполнены по форме участков термообработки поверхности силового элемента в натуре.Иеханизм возвратно-поступательных перемещений выполнен в виде эксцентрика 14 с рамкой 15 и приводом вращения эксцентрика (не показан). В образце 4 выполняют отверстия 16 но форме выработок в породной перемычке, Приспособления для поджатия выполнены в виде гидроцилиндров 10 двухстороннего действия с насосной станцией 17 и вентилями 18,19, а также с гибкой55 арматурой, обеспечивающей подачу дав ,ления в перемещающиеся гидроцилиндры. Захват. 3 установлен на опорах 20, закрепленных на корпусе 1. 11 еханизм 5 создания осевой нагрузки выполнен винтовым.Предлагаемый способ осуществляется следуюцим образом.Образец 4 размещают на испытательной установке между активным 2 и пассивным 3 захватами и нагружают осео вой нагрузкой до уровня, соответствующего нагрузке на породной перемычке, работа которой изучается. Для этого вращают винт 5 механизма осевого нагружения и контролируют нагрузку по типовому силоизмерителю (не показан). Проводят термическое нагружение участков поверхности образца, для чего включают насосную станцию 17 и при открытых вентилях 19 подают давление в приводы 10 в виде гидроцилиидров, поджимают тем самым колодки 8,9 к соответствующим.теплопроводным элементам 6,7. Усилия поджатия колодок к элементам задают .пропорционально со здаваемым температурам на соответствуюцих участках образца. Форму тепло- проводных элементов 6,7 выбирают в соответствии с формой забоя на поверхностях термического нагружения породной перемычки в натуре. Включают эксцентриковый механизм 14 и посредством рамки 15 создают возвратно-поступательное перемещения платформы11 с рычагами 12, 13 и колодками 8,9. В результате фрикционного взаимодейтвня колодок с теплопроводными элементами 6,7 на последних повышается температура и происходит местный разогрев участков поверхности образца 4 в зоне контакта с элементами 6,7. Зоны повышенных, температур постепенно распространяются по объему образ.-,. ца 4 с разной интенсивностью. Взаимо-. действие термической н осевой нагрузки приводит. к активизации процесса деформирования объемов образца в зонах отверстий. Регистрируют изменения .размеров и Формы отверстий по ме.- ре развития очага повышенных темпера" тур Термическое нагружение обеих поверхностей образца проводят независимо одна от другой, с независимым повышением.или понижением температуры. Для этого изменяют усилия поджатия колодок к теплопроврдныи элемейтам путем подачи давления жи- кости через вентили 19 и 20. Интенсивность изменения температуры обра. батываемьм участков и направление5 16103 - изменения температуры выбирают в соответствии сходом термообработки участковповерхности перемычки. При этом исходят из того, что при возобновленйй до бычных работ происходит повышение температуры пород в забое, при оста вовке работ породы в забое охлаждаются, Одновременно изменяют уровеньосевой механической нагрузки, для чего используют механизм 5 нагружения. При этом исходят из того, что по мере развития работ размеры породной перемычки уменьшаются и происходит рост нагрузки на ней, поэтому дпя воспроизведения этого усло. вия соответственно повышают нагрузку на образце. Образец доводят до разрушения или до уменьшения сечений отверстий до размера, соответ ствующего критическому уменьшению сечений выработок в горной механике.Ход испытаний и момент прекращения нагружения определяются задачами испытаний. Так, при исследовании 25 условий рационального размещения выработок в породной перемычке проводят серию испытаний при одинаковом ходе температурной и силовой обработки материала образца, но при размещении отверстий, моделирующих выработки, в разных частях образца. При определении рациональных режимов отработки породной перемычки положения отверстий от опьгга к опьггу не меняют, а изменяют режимы силовой и температурной обработки образцов, При определении рациональных размеров выработки положение отверстия не меняют, а ис пытания проводят с образцами, имеющими отверстия разных диаметров, причем режимы нагружений также не меняют2, Установка для испытаний образцовна термомеханическую прочность, содержащая корпус, установленные нанем соосные активный и пассивный захваты для образца, связанньй с активнымзахватом механизм создания осевой нагрузки, механизм создания зонноготермического воздействия, выполненныйв виде предназначенных для контактас поверхностью образца теплопроводных элементов, фрикционных колодокс приспособлениями для их регулируемого поджатия к теплопроводным элементам с приводами их перемещений иплатформу, установленную перпендику-лярно оси захватов, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью обеспечения испыганий образцов с формой,отличной от цилиндрической, с эонами термического воздействия на противоположных сторонах, платформа установлена с возможностью возвратно-по-ступательного перемещения вдоль осизахватов,3. Установка.по п.2, о т л и ч а -ю ц а я с я тем, что приспособлениядля регулируемого поджатия выполнены в виде рычагов первого рода по Теплопроводные элементы выполняют из металла и приклеивают к поверхности образца теплопроводным клеем. Усилия поджатия колодок к теплопроводным элементам выбирают так, чтобы боковые нагрузки, создаваемые этими усилиями, не превышали 1-37. от предела прочности образца при одноосном сжатии. Такие боковые нагрузки существенно не сказываются на проч. костных показателях образцов горных пород. Повышение температуры при низких поджимающих нагрузках достигают повышением частоты перемещений платформы с колодками. 82 6Использование изобретения позво,ляет исследовать детали физических процессов в твердых тепах при совместном нагружении механически и термической нагрузками при сложном распределении термической нагрузки по механически нагруженному объему материала. Формула изобретения 1. Способ испытаний образцов на термомеханическую прочность, заключающийся в том,что устанавливают образец в захватах, нагружают его осевой нагрузкой и осуществляют зонное термическое воздействие, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью приближения условий испытаний к усло- ям эксплуатации при термическом и силовом нагружении передних перемычек в зонах ведения добычных работ, осевое нагружение и термическое воздействие осуществляют циклически и независимо, термическое воздействие осуществляют с противоположных сторон образца с различной по форме и площади зоной воздействия.1610382 количеству Фрикционных колодок, точки опоры которых установлены на соответствуицих коЛодках, концы рычагов связаны с соответствующими приводами перемещений, установленнымина платформе ФИЗ оставитель В.Лазареваехред М.Ходанич Хорректор Т.Малец Редактор М.Келеме Тираж 497митета по изобретениям и сква, Ж, Раушская наб роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10 аказ 3734НИИПИ Государственного113035,одписное ткрытиям при ГКНТ д. 4/5