Пенетрометр

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям твердости. Целью изобретения является повышение достоверности определения механических характеристик пористых материалов за счет исключения влияния уплотнения материала под индентором и расширение функциональных возможностей за счет определения гранулометрического состава. В устройстве, содержащем индентор с пьезоэлементом, индентор представляет собой стержень с наконечником в виде обоюдоострого ножа переменного сечения, и отношение площадей сечений во взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси стержня, выбрано в пределах 1:3 - 1:10. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (I9)SU (II(1 5 5

А1 (5135 С 01 И 3 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369979/25-28 (22) 01.02.88 (46) 30.01.90. Бюл. Р 4 (71) Институт проблем механики

АН СССР (72) В.П.1пифанов и В.Р.Волов (53) 620.178.153.2(088.8) (56) Кпифанов В.П. Разрушение льда при ударных взаимодействиях.

ДАН СССР, 1985, т. 284, Р 3, с.599603.,(54) ПКНЕТРОМЕТР ! (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измере. ниям твердости. Целью изобретения

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устрой ствам для измерения твердости.

Цель изобретения — повышение достоверности определения механических характеристик пористых материалов за счет исключения влияния уплотнения материала под индентором, а также расширение функциональных возможностей пенетрометра за счет определения гранулометрического состава пористых материалов °

На фиг. 1 изображена принципиальная схема пенетрометра; на фиг. 2— проекции наконечника; на фиг. 3— осциллограмма взаимодействия наконечника со снегом.

Пенетрометр содержит полый стержень 1 с наконечником 2. В полости стержня 1 размещен пьезоэлемент 3, жестко соединенный с наконечником 2.

2 является повыыение достоверности определения механических характеристик пористых материалов за счет исключения влияния уплотнения материала под (èíäåHòoðîì и расширение функциональных возможностей за счет определения гранулометрического состава. В устройстве, содержащем индентор с пьезоэлементом, индентор представляет собой стержень с наконечником в виде обоюдоострого ножа переменного сечения, и отношение площадей сечений во взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси стержня, выбрано в пределах 1:3-1:10. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. и грузом 4. Пьезоэлемент 3 электри- С чески соединен с измерительным блоком, который состоит из предусилителя 5 с источником 6 питания и связан с запоминающим осциллографом 7 и бло- ком 8 памяти. Стержень 1 с наконечником 2 приводится в движение метательным устройством (не показано).

: Наконечник 2 представляет собой пластину переменного сечения в форме Об обоюдоострого ножа, при этом отноше- СО ние площади сечения во взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси стержня, находится в пределах 1:3-1:10; боковая кромка А в полости с большим сечением выполнена с кривизной, определяемой функцией и

y=ax, где a=0,8-5,0, боковая кромка Б в плоскости с меньшим сечением—

Функцией у=Ьх, где b=190-290, а толщина Н наконечника и толщина П стержня связаны соотношением Н/D ).1.

1539583,Пенетрометр работает следующим об разом.

Включают привод, сообщающий ин,дентору начальную скорость V: . Нако 0 нечник 2 находится в свободном поступательном движенни до момента соприкосновения с исследуемым телом. При торможении наконечника 2 исследуемой средой груз 4 давит на пьезоэлемент

3 с усилием, пропорциональным реак ции опоры. Генерируемый пьезоэлементом электрический сигнал поступает

:,на вход предусилителя 5, с выхода ко, торого электрический сигнал поступа,ет на вход осциллографа 7, с выхода которого электрический сигнал посту пает в блок 8 памяти.

Учитывая, что пьезоэлемент 3 подключен к предусилителю 5, то происходит преобразование механических де формаций в электрический сигнал, величина которого пропорциональна yckopevmo.

В этом случае при торможении индентора амплитуда электрического сигнала, генерируемого пьезоэлектричесКж элементом, возрастает пропорциоНально нагружающему усилию.

Одновременно на пьезоэлемент 3 действуют возмущения, возникающие от

Хрупкого разрушения частиц пористой среды и передающиеся через наконечник 2, служащий в этом случае как

Ьолновод. Эти упругие возмущения име1от собственный период колебаний на норядок меньший, чем продолжительНость ударного взаимодействия индентора с исследуемым телом. Соответственно амплитуда этих высокочастотных

Возмущений существенно меньше амплитуды основного сигнала. Регистрация и анализ этих возмущений содержит информацию о гранулометрическом составе исследуемой среды и механических характеристиках связанных частиц.

По величине первого максимума на осциллограмме определяют ускорение

K=U n, где и — заранее определенный коэААициент преобразования измерительной системы, Затем рассчитывают сопротивление среды, равное Р=Х ш, где m — масса индентора. Зная эффективное сечение S индентора, можно

:рассчитать напряжение Р=Р/S, которое по физическому смыслу соответствует твердости материала Я

Необходимо отметить, что углы наклона на участках нагружения и разгрузки, равные 1 и М соответственно равны. Это может служить подтверждением отсутствия явно выраженного уплотнения снега перед индентором, т.е. применение предлагаемого наконечника действительно позволяет достоверно определять механические свойства пористого материала.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Пенетрометр, содержащий индентор, размещенный на нем пьезоэлемент и связанный с ним измерительный блок, отличающийся тем, что, 25 с целью повьппения достоверности определения механических характеристик пористых материалов и расширения функциональных возможностей, индентор представляет собой стержень с наконечником в виде обоюдоострого ножа переменного сечения, боковые кромки которого во взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси стержня, выполнены криволинейными и отношение площадей сечений в указанных плоскостях выбрано в пределах 1:3 — 1:10..

2. Пенетрометр по и ° 1, о т л ич а ю шийся тем, что боковые

40 кромки в плоскости с большим сечением выполнены с кривизной, опреде.ляемой функцией у=ах, где а=0,8—

5 0 а в плоскости с меньшим сечением — функцией У=Бхэ, где b=190 — 290

45 и х,у — размеры наконечника по взаимно перпендикулярным направлениям.

3. Пенетрометр по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что толщи50 на Н наконечника и толщина П стержня связаны соотношением Н/П ) 1.

1539583

1539583

2иб/Я

«1 е °

° « °

«I««в«1«««««фее«

1 1, ° в ° ее ° «ее« ° ее««I«е

I ее«)ее« ° ев

L «1 « °

° «1 °

Составитель СеБарабанов,Редактор А.Ревин Техред М.Ходаниц,. Корректор О.Кравцова

Заказ 210

Тираж 491

Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР .

113035, Москва, Ж-35, Раушская набв1 д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ф «ее ° «ее

1 Э

«I«««««««««I ««««« «° е е е

1

° °

1, 1

1 1

Ем с/Ду