Устройство для определения упругих характеристик материалов

(19 (11) я)5 6 01 й 29/00 ОСУДАРСТВЕН 1 ЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯМ фЩОВЗВ Е ИЗОБРЕТЕНИ ПИ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 1281993, кл, 6 01 й 29/00, 1985.Авторское свидетельство СССР Ь 1183885, кл. 6 01 й 29/00, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям в горных породах и может быть испольэованодля изучения анизотропииупругих свойств горных пород, Целью изобретения является повышение производительности за счет обеспечения возможности проведения измерений при однократном нагружении образца материала кваэигидростатическим давлением и надежности в работе. Устройство состоит иэ камеры 1 высокого давления, обоймы 2 камеры высокого давления, двух оппозитно размещенных в камере поршней 3, двух взаимодействующих с ними наковален 4 и двух взаимодействующих с последними колец- держателей 5 с полостями 6, закрытыми упорными крышками 7. В камере 1 между уплотнительными стальными кольцами 8 в свинцовой оболочке 9 расположен испытуемый образец 10 горной породы. Устройство содержит, кроме того, выводы 11 и 12 от ультразвуковых преобразователей и индикаторы 13 часового типа для определения усилия сжатия в процессе испытаний, В полости 6 расположена червячная пара, состоящая иэ червяка и червячного колеса, по оси которого расположены ультразвуковые преобразователи соответственно поперечных и продольных волн, разделенные между собой прокладками из эластичного и твердого материалов. Ультразвуковые преобразователи охвачены кольцами из эластичного материала и расположены в капсулах. От червяков наружу устройства выведены ручки, которые вместе со шкалами служат указателями поворота червячного колеса. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.2Изобретение относится к акустическимизмерениям в горных породах и может бытьиспользовано для изучения анизотропииупругих свойств горных пород,Целью изобретения является повышение производительности за счет обеспечения возможности проведения измеренийпри однократном нагружении образца материала квазигидростатическим давлениеми надежности в работе устройства.На фиг, 1 показана схема устройствадля определения упругих характеристик материала; на фиг, 2 - схема червячной пары срасположенными в червячном колесе по егооси ультразвуковыми преобразователями;на фиг, 3 - устройство, вид спереди, на фиг,4- то же, вид сверху.устройство для определения упругиххарактеристик материалов состоит из камеры 1 высокого давления (см. фиг. 1), обоймы2 камеры высокого давления,двух оппозитно размещенных в камере поршней 3, двухвзаимодействующих с ними наковален 4 идвух взаимодействующих с последними колец-держателей 5 с полостями 6, закрытымиупорными крышками 7. В камере между уплотнительными стальными кольцами 8 всвинцовой оболочке 9 расположен испытуемый образец 10 горной породы.Устройство содержит, кроме того, выводы 11 и 12 от ультразвуковых преобразователей и индикаторы 13 часового типа дляопределения усилия сжатия в процессе испытаний.Внутри каждой полости 6 (см. фиг, 2)расположено по одному узлу поворота преобразователя в виде червячной пары, состоящей из червяка 14 и червячного колеса 15,по оси которого расположены ультразвуковые преобразователи 16 и 17 соответственно поперечных и продольных волн,разделенные между собой прокладками 18и 19 иэ эластичного и твердого материалов.Преобразователи 16 и 17 охвачены кольцами 20 иэ эластичного материала и расположены в капсулах 21, Ультразвуковойпреобразователь 16 поперечных волн взаимодействует с наковальней 4 через дно капсулы. Капсула 21 связана с червячнымколесом 15, например, при помощи ьчлицевого соединения или шпанки (не показана),что позволяет перецавать вращение от червячного колеса 15 к капсуле 21 и свободноперемещаться капсуле вдоль оси колеса 15.Под действием пружины 22 капсула 21 аследовательно, и ультразвуковые преобразователи 16 и 17, расроложенные в ней,прижаты к наковальне 4. 1 аким образом,ультразвуковые преобразователи разгруже. ны отдавления, приложенного к наковальне 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4, и в то же время прижаты к ней, От червяков 14 наружу устройства выведены ручки 23, которые вместе со шкалами 24 (см. фиг.3) служат указателями поворота червячных колес 15, а следовательно, и указателями поворота связанных с колесами 15 через капсулы 21 ультразвуковых преобразователей 16 и 17, Упорные крышки 7 зафиксированы относительно колец-держателей 5 посредством винтов 25.Устройство работает следующим образом.Предварительно из горной породы вытачивается образец 10 правильной цилиндрической формы диаметром 13-17 мм и высотой 20 мм. Полученный образец 10 укладывают в свинцовую оболочку 9 и помещают в камеру 1 высокого кваэигидростатического давления, размещенную в обойме 2, ориентируя образец 10 относительно поршней 3. После этого через стальные уплотнительные кольца 8 к свинцовой оболочке 9 подводятся поршни 3. Одновременно вращением ручек 23, т.е. вращением червяков 14, червячные колеса 15 устанавливаются так, чтобы плоскости поляризации ультразвуковых преобразователей 16 поперечных волн, связанных с червячными колесами 15 через капсулы 21, совпали, При этом по шкалам 24 берется отсчет, который в дальнейшем принимается эа нулевую точку отсчета поворота преобразователей 16 на 360.В процессе исследований источник давления (не показан) воздействует через упорные крышки 7 на стальные кольца-держатели 5, от них - на наковальни 4, поршни 3 и через стальные кольца 8 на заключенный в свинцовую оболочку 9 исследуемый образец 10 горной породы,Величина усилия и перемещение поршней 3 контролируются по показаниям индикаторов 13 часового типа.Включением генератора (не показан) возбуждается один из двух ультразвуковых преобразователей поперечных волн, создаваемые им поперечные волны проходят через образец 10 горной породы и принимаются вторым ультразвуковым преобразователем поперечных волн, преобразуются им в электрические сигналы, которые через усилитель подаются на осциллограф (не показан).Поворотом ручек 23 ультразвуковые преобразователи 16 поперечных волн по-. средством червяков 14 и червячных колес 15 поворачиваются относительно исследуемого образца 10 на задаваемый угол, величину которого контролируют по шкале 24, После этого вновь проводится очередное исследование прохождения поперечных волн через образец 10.Такие циклы исследования, не снимая высокого квазигидростатического давления, проводятся многократно, пока преобразователи 16 не совершат полный оборот 5 на 360 относительно образца, В результате получают круговую развертку прохождения поперечных волн через образец 10 горной породы при данном давлении.Одновременно благодаря наличию уль тразвуковых преобразователей 17 продольных волн в процессе проводимого исследования определяют скорость прохождения продольных волн через образец. Дляэтогоодин изпреобразователей 17 под ключается к генератору, а другой - к осциллографу, При этом наличие прокладок 18 и 19 иэ эластичного и твердого материалов способствует четкому разделению сигналов продольных и поперечных волн в процессе 20 исследования и их четкой одновременной регистрации, а наличие пружины 22 обеспечивает гарантированную связь преобразователей с наковальнями 4 через дно капсул 21. 25После прохождения исследований снимают давление от источника давления, от-. водят поршни 3, а сам образец 10, заключенный в оболочку 9, извлекают из камеры 1 высокого давления. 30Формула изобретения1, Устройство для определения упругих характеристик материалов, содержащее камеру высокого квазигидростатического давления для размещения в ней образца 35 материала, два оппозитно и соосно размещенных в камере поршня, две взаимодействующие с ними наковальни, два взаимодействующих с наковальнями кольца-держателя, в каждом из котооых соосно друг другу установлены два ультразвуковых преобразователя продольных и поперечных волн, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет обеспечения возможности проведения измерений при однократном нагружении образца материала квазигидростатическим давлением, оно снабжено установленными внутри колец-держателей двумя узлами поворота ультразвуковых преобразователей, каждый иэ которых выполнен в виде червячной пары, и двумя указателями угла поворота преобразователей, кинематически связанными с червяками червячных пар и установленными на кольцах-держателях, а ультразвуковые преобразователи смонтированы на червячных колесах с воэможностью совместного вращения с последними и соосно им.2,Устройство поп,1,отл ича ю щеес я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено двумя упорными крышками, установленными на наружных поверхностях колец-держателей, и двумя капсулами, размещенными в червячных колесах с возможностью совместного вращения с последними и подпружиненными в осевом направлении относительно упорных крышек, ультразвуковые преобразователи расположены в капсулах, а капсулы оперты на наковальни.1 б 82912Составитель С,Волков Редактор М,Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 3408 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101