Способ измерения объемной деформации сыпучих сред

 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения полей объемных деформаций (давлений) в сыпучих средах. Цель изобретения - измерение объемной деформации в сыпучих средах при моделировании поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояния . Для этого в выбранном месте исследуемой среды 4 в процессе подготовки модельного образца выполняют полость - выемку, заполняют ее электропроводным материалом 3, например графитовым порошком заданной консистенции, на диэлектрическую пластину 2 наклеивают электропроводную пластину 1. Максимальный диаметр полости должен быть не меньше , чем два максимальных диаметра диэлектрической пластины, при этом сопротивление материала зависит только от расстояния между пластинами и объемной деформации. В ходе деформирования измеряют сопротивление резистора и на основании градуировочного графика определяют объемную деформацию, Для повышения точности измерения механические характеристики материала резистора согласованы с аналогичными характеристиками сыпучей среды. 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4658283/10 (22) 16.01.89 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Спецсектор Института физики Земли им.

О.Ю. Шмидта (72) А.М. Кулюкин и С.Б. Турунтаев (53) 531,781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 408178, кл. G 01 1 9/04, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 881552, кл. G 01 1 9/04, 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ

ДЕФОРМАЦИИ СЫПУЧИХ СРЕД (57) Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения полей объемных деформаций (давлений) в сыпучих средах, Цель изобретения — измерение объемной деформации в сыпучих средах при моделировании поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояИзобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения полей объемных деформаций (давлений) в сыпучих средах.

Цель изобретения — измерение объемной деформации в сыпучих средах при моделировании поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояния, На фиг. 1 представлены схема реализации способа измерения объемной деформации; на фиг. 2 — тарировочный график зависимости относительного сопротивле„„5U„„1659756 А1

G 01 1 9/04, 1/20, 1/ 0 — --.-. н.— 3 .А ния, Для этого в выбранном месте исследуемой среды 4 в процессе подготовки модельного образца выполняют полость— выемку, заполняют ее электропроводным материалом 3, например графитовым порошком заданной консистенции, на диэлектрическую пластину 2 наклеивают электропроводную пластину 1. Максимальный диаметр полости должен быть не мень ше, чем два максимальных диаметра диэлектрической пластины, при этом сопротивление материала зависит только от расстояния между пластинами и объемной деформации. 8 ходе деформирования измеряют сопротивление резистора и на основании градуировочного графика определяют объемную деформацию. Для повышения точности измерения механические характеристики материала резистора согласованы с аналогичными характеристиками сыпучей среды. 2 ил.

Ro ния датчика Е, = от относительноRo го изменения давления в среде

P — Po д P — p (Ro, R — начальное и текущее

Ро сопротивление, Po, P — начальное и текущее давление).

Схема содержит электропроводные пластины 1, диэлектрическая пластина 2, графитовый порошок 3, сыпучую среду 4.

Способ измерения объемной деформации (давления) в сыпучей среде реализуется следующим образом.

1659756

В требуемом месте среды (песка) в процессе подготовки модельного образца выполняют полость (выемку, глубиной 10 мм и 10 мм в диаметре), заполняют ее электропроводным материалом (графитавым порошком). На диэлектрическую пластину (размерами 3 х 3 х 1 мм) с двух противоположных сторон наклеивают электропроводные пластинь (раэмерами 3 х 3 х

0,1 мм, из латунной фольги), к которым припаивают тонкие изолированные проводники (0,05мм) для ссединения с измерительной аппаратурой, Собранные таким образом контакты размещают в выемке, заполненной графитавым порошком, и засыпают песком. Максимальный диаметр полости должен быть не меньше, чем 2-3 максимальных диаметра диэлектрической пластины для того, чтобы электрическое сопротивление электропроводного материала ! зависело только ат расстояния между электропроводными пластинами и объемной деформации. При необходимости в другое место формируют еще один резистор и так далее, В ходе деформирования исследуемого образца измеряют сопротивление полученного таким образом резистора, это сопротивление зависит только от плотности контактов а электрапроводном материале, т. е. От объемной деформации (давления) в данной области, По изменению измеряемого сопротивления íà î-новании тарировочного графика, приведенного на фиг, 2, судят об объемной деформации (относительном изменении давления) в области размещения датчика. Тензочувствительность полученного описанным способом датчика составляет 0,35 — 0,05.

Благодаря сыпучести материала чувствительного элемента поведение резистора при дефармировании эпределяется теми >ке закономерностями, что и поведение исследуемой среды. Отсутствие оболочки позволяет избежать арочных эффектов и проскальзывания тела датчика относительно среды, Электропроводный материал для резистара должен удовлетворять определенным требованиям, Средний размер частиц электропроводного материал l не должен превышать среднего размера частиц исследуемой сыпучей среды, иначе плотность контактов между частицами в резисторе будет меньше, чем в среде, чта приведет к понижению чувствительности и точности датчика, Сцепление (прочность HB отрыв) в электроправодном материале не

40 должно превышать сцепление в исследуемой среде. чтобы деформация датчика отсле>кивала деформацию среды, обеспечивая тем самым требуемую точность. Помимо выполнения условия на соотношение сцеплений, необходимо, чтобы модуль всестороннего сжатия используемого электропроводного материала датчика не превышал модуль всестороннего сжатия среды, т. е, чтобы резистор,не являлся жестким включением, Более "мягкий", чем среда, датчик в процессе изготовления и установки уплотнится до жесткости среды, что также необходимо для повышения точности измерений, Совокупность указанных условий является достаточной для обеспечений надежных и точных измерений объемных деформаций (давления) сыпучей среды, адекватных исследуемому процессу.

Формула изобретения

Способ измерения объемной деформации сыпучих сред, заключающийся в размещении в среде резистора, измерении его сопротивления и определении по изменению сопротивления искомых деформаций, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерений объемных деформаций в сыпучих средах при моделировании поведения горных пород в условиях сложного напряженного состояния, перед размещением в среде резистора выполняют в среде полость, заполняют ее сыпучим электропроводным материалом, вставляют в нее два плоских контакта, размещенных на диэлектрической пластине, при этом характеристики электропроводного материала связаны с характеристиками сыпучей среды следующими соотнОшениями: аэ.м ас.с, Сэ.м Сс.с, бэба. Gc.ñ., где d .м — средний размер зерна электропроводного материала;

d . — средний размер зерна сыпучей среды;

Сэ.м, — сцепление (прочность на отрыв) электрапроводного материала;

Cc,c. — сцепление (прочность на отрыв) сыпучей среды;

Gs.ia — модуль всестороннего сжатия электропроводного материала;

Gc.с — модул ь всестороннего сжатия сыпучей среды, а максимальный диаметр полости составляет 2 — 3 максимального размера диэлектрической пластины.

1659756

-06

0.6

2 З

Редактор И.Сегляник

Заказ 1834 Тираж 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 о

% -02

1

q% -О.Ф

0тнаситеяьное изменение дабления дР

Ae.Z

Составитель В. Годзиковский

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Q.Êóíäðèê