Способ определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов и устройство для его осуществления

Авторы патента:

Шаевич Григорий Яковлевич (RU)

Тарасов Владимир Никитич (RU)

Шлегель Игорь Феликсович (RU)

G01N3/303 - получаемого только от свободно падающего груза

Владельцы патента RU 2315970:

Общество с ограниченной ответственностью "ИНТА-СТРОЙ" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам. Сущность: поднимают груз на заданную высоту. Осуществляют свободное падение груза на стержень. Осуществляют погружение стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину. Измеряют величину погружения стержня в материал. Измерение величины погружения стержня в материал выполняют по индикатору при каждом ударе падающего груза и дополнительно выполняют перед каждым последующим ударом поворот индентора в лунке. Устройство включает падающий груз и стержень. На стержне, установленном в корпусе с возможностью относительного перемещения, закреплен индентор. На корпусе зафиксирован механический стрелочный индикатор, измерительная ножка которого упирается в закрепленный на стержне кронштейн, при этом к стержню прикреплена рукоятка. Технический результат: повышение точности определения прочности изделий. 2 н.п.ф-лы, 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам, в частности к приборам для определения прочностных характеристик строительных материалов неразрушающим методом, и предназначено для применения в строительстве, производстве строительных материалов, а также в научно-исследовательских работах.

Уровень техники

Известен способ определения прочности неметаллических материалов, включающий операцию раздавливания на прессах образцов кубической или призматической формы. Временное напряжение σ_в, соответствующее наибольшему усилию при сжатии образца, определяют по формуле

где Р_max - максимальная сила сжатия образца; А - площадь сечения образца (Сопротивление материалов. Лабораторный практикум. А.С. Вольмир, Ю.П.Григорьев и др. М.: Дрофа, 2004. 352 с.).

Недостатком такого способа испытания является разрушение испытуемых образцов и, следовательно, высокая стоимость испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ динамического определения прочности грунта и изделий, выполненных из строительных материалов, включающий операцию подъема ударной части на заданную высоту, операцию свободного падения груза, операцию погружения стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину (Машины для земляных работ. А.Н.Зеленин и др. М.: Машиностроение, 1975. 422 с.).

Рассмотренный способ имеет несовершенную систему измерения перемещений стержня при ударном погружении и несовершенную конструкцию, в которой фиксирована величина диаметра стержня и длина погружаемой части стержня, которые приводят к тому, что при испытании прочных изделий (дорог, уплотненных оснований) для проведения одного опыта требуется выполнять десятки ударов падающего груза по стержню. Кроме того, на точность определения прочности изделий существенно влияет трение боковой поверхности погружаемой части стержня о грунт.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение точности определения прочности изделий за счет устранения сил трения на боковой поверхности стержня, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет снабжения стержня сменными инденторами.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, включающем операцию подъема груза на заданную высоту, операцию свободного падения груза на стержень, операцию погружения стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину, операцию измерения величины погружения стержня в материал, согласно заявляемому изобретению операцию измерения величины погружения стержня в материал выполняют по индикатору при каждом ударе падающего груза и дополнительно выполняют перед каждым последующим ударом операцию поворота индентора в лунке.

Технический результат, а именно повышение точности определения прочности изделий, достигается тем, что перед каждым последующим ударом по стержню индентор проворачивают в лунке испытуемого материала, тем самым устраняют силы трения боковой поверхности погружаемой части стержня о материал.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, содержащем падающий груз и стержень, согласно заявляемому изобретению на стержне, установленном в корпусе с возможностью относительного перемещения, закреплен индентор, на корпусе зафиксирован механический стрелочный индикатор, измерительная ножка которого упирается в закрепленный на стержне кронштейн, при этом к стержню прикреплена рукоятка.

Сравнение предлагаемого изобретения с прототипом обнаружило у первого из них ряд отличительных признаков, что обусловливает соответствие изобретения критерию «новизна».

Краткое описание чертежей

Сущность способа и устройства поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - устройство для определения прочности изделий, продольный разрез;

на фиг.2 - устройство для определения прочности изделий, вид спереди.

Осуществление изобретения

Заявляемый способ определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов может быть осуществлен с помощью заявляемого устройства.

Устройство определения прочности изделий содержит груз 1, установленный с возможностью перемещения относительно стержня 2 между упорами 3, 4. Стержень 2 установлен в корпусе 5 с возможностью относительного вертикального перемещения и вращения. На конце стержня 2 закреплен держатель 6, в котором установлен индентор 7, выполненный в виде цилиндрического стержня. На корпусе 5 закреплен зажим 8, в котором зафиксирован механический стрелочный индикатор 9, измерительная ножка которого упирается в кронштейн 10, закрепленный на стержне 2. К держателю 6 присоединена рукоятка 11 с возможностью вертикального перемещения и вращения относительно корпуса 5 вместе со стержнем 2.

Сущность способа определения прочности изделий заключается в следующем. Для измерения прочности испытуемого изделия выполняют операцию подъема груза на заданную высоту, операцию свободного падения груза на стержень, определяют по индикатору величину погружения стержня в материал при каждом ударе.

Для получения точных статистических данных операцию погружения стержня повторяют необходимое число раз. Причем перед каждым последующим ударом поворачивают стержень с индентором в образовавшейся лунке материала для устранения сил трения на боковой поверхности цилиндрического индентора 7.

По найденной величине погружения стержня в материал оценивают прочность изделий.

Среднее нормальное напряжение под плоскостью индентора 7 определяют по формуле:

где d - диаметр индентора;

m₁, m₂ - соответственно масса падающего груза 1 и стержня 2;

H - высота падения груза 1;

z_k - величина заглубления индентора в материал за один удар.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Рассмотрим работу устройства на примере определения прочности кирпича-сырца, спрессованного из глиняного порошка. Устройство устанавливают на изделие таким образом, чтобы индентор 7 свободно опирался на поверхность испытуемого изделия. Настраивают индикатор 9 на получение перемещения стержня при ударе порядка несколько миллиметров. Поднимают груз 1 на высоту, заданную верхним упором 4 на стержне 2. Отпускают груз 1 для совершения свободного падения и нанесения удара по нижнему упору 3 стержня 2, в результате которого индентор 7 заглубляют на величину z_k в испытуемое изделие.

Величину погружения стержня определяют по индикатору 9. Система измерения величины погружения стержня выполнена таким образом, что при ударе по стержню механизм индикатора работает в режиме свободного отслеживания деформации, не реагируя на удар падающего груза. Для получения статистического результата делают несколько последовательных ударов в одной лунке изделия. Причем перед каждым последующим ударом поворачивают рукояткой 11 стержень 2 с индентором 7 на некоторый угол.

Путем замены индентора 7 и изменения массы груза 1 расширяют диапазон измерения прочности изделий.

Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно повысить точность измерений. Конструкция устройства проста в изготовлении и использовании. Кроме того, устройство снабжено набором сменных инденторов для расширения его функциональных возможностей.

1. Способ определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, включающий операцию подъема груза на заданную высоту, операцию свободного падения груза на стержень, операцию погружения стержня в материал последовательными ударами на заданную глубину, операцию измерения величины погружения стержня в материал, отличающийся тем, что операцию измерения величины погружения стержня в материал выполняют по индикатору при каждом ударе падающего груза и дополнительно выполняют перед каждым последующим ударом операцию поворота индентора в лунке.

2. Устройство для определения прочности изделий из деформируемых строительных материалов, содержащее падающий груз и стержень, отличающееся тем, что на стержне, установленном в корпусе с возможностью относительного перемещения, закреплен индентор, на корпусе зафиксирован механический стрелочный индикатор, измерительная ножка которого упирается в закрепленный на стержне кронштейн, при этом к стержню прикреплена рукоятка.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств хрупких материалов. .

Способ определения модуля нормальной упругости // 1497491

Изобретение относится к исследованию механических свойств материалов. .

Способ прочностных испытаний пленочных полимерных материалов // 1455274

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов . .

Способ определения вязкоупругих свойств комплексных нитей // 1303885

Изобретение относится к области динамических испытаний, конкретно к способам определения динамических характеристик комплексных нитей. .

Кантователь // 988507

Устройство для нагружения образца при испытаниях на динамическое сжатие // 978004

Установка для скоростных испытаний материалов // 945741

Копер для испытания образцов на ударную прочность // 879382

Способ исследования релаксацион-ных характеристик текстильных mate-риалов при растяжении // 849042

Устройство для испытания нитей на ударное растяжение // 832415

Способ экспресс-индикации связности дисперсных материалов // 2392605

Изобретение относится к технике очистки газов от дисперсных примесей

Способ определения слеживаемости противогололедных материалов в виде пескосоляных смесей // 2434218

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов

Способ определения глубины проникания объекта в грунт // 2566402

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения глубины проникания объекта в грунт. Способ включает сбрасывание объекта с носителя и регистрацию параметров его проникания, по крайней мере, двумя сейсмическими датчиками, расположенными на расстоянии друг от друга в зоне вероятного падения объекта. Осуществляется фиксация времен регистрации каждым датчиком сейсмической волны, возникающей в процессе проникания объекта в грунт. Измеряются расстояния от каждого датчика до точки падения объекта. Определяется скорость распространения сейсмической волны в грунте вблизи места падения объекта. С учетом угла подхода объекта к поверхности земли и углов между проекцией траектории движения объекта на поверхность земли и направлениями от точки падения объекта до каждого датчика, определяется с помощью аналитических вычислений или графическим построением глубина проникания объекта в грунт. Технический результат - повышение точности надежности измерений, необходимых для определения глубины проникания объекта в грунт. 3 ил.

Приспособление для определения устойчивости материала к удару // 2578249

Изобретение относится к устройствам для проведения испытаний по определению устойчивости разнообразных материалов и изделий к удару. Приспособление для определения устойчивости материала к удару содержит станину, направляющую, ударный элемент с механизмом приведения его в движение, при этом направляющая выполнена в виде трубы, продольно закрепленной на штативе с возможностью поворота, в полости трубы расположен ударный элемент, выполненный составным из наборных пластин и сменного бойка. Труба имеет разметку по длине в виде сквозных отверстий в ее стенке для установки в них переставного штифта. Труба снизу имеет винтовое соединение с гайкой, снабженной защитным кожухом и ручками для поворота. Механизм приведения ударного элемента в движение содержит поворотные блоки, трос, имеющий рукоятку на свободном конце. Предложенное приспособление расширяет ассортимент лабораторного оборудования для испытания строительных материалов и изделий, а также упрощает сам процесс испытаний. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ испытания строительных конструкций на изгиб с кручением при статическом и кратковременном динамическом воздействии // 2578662

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при испытании конструкций и отдельных элементов зданий и сооружений, работающих на изгиб с кручением при статическом и кратковременном динамическом воздействии с определением точной деформационной модели конструкции, например балок или плит. Сущность: сначала испытуемый образец устанавливают на жесткие опоры. В заданных местах на испытуемом образце закрепляют оголовники с противоположно направленными вылетами, на вылетах оголовников размещают концы распределительной траверсы. Через распределительную траверсу испытуемый образец нагружают и исследуют его деформированное состояние, вызванное одновременным изгибом и кручением под воздействием нагрузки, фиксируя перемещения в сечениях испытуемого образца. Деформированное состояние испытуемого образца оценивают по абсолютному значению вертикальных прогибов испытуемого образца и абсолютному углу закручивания испытуемого образца, для этого одновременно с двух сторон от продольной оси испытуемого образца вблизи каждого из оголовников и симметрично относительно продольной оси испытуемого образца устанавливают прогибомеры, с помощью которых измеряют вертикальные перемещения противоположных сторон испытуемого образца под воздействием заданной нагрузки, причем каждый прогибомер устанавливают с возможностью обеспечения строго вертикального положения подвижного штока, а абсолютный вертикальный прогиб fпр в рассматриваемом сечении испытуемого образца определяют по формуле. Технический результат: возможность определения абсолютных величин угла закручивания и вертикальных прогибов конструкции, работающей на изгиб с кручением, которые позволяют определить точную схему деформирования элемента, находящегося в условиях сложного НДС. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

Стенд для испытаний на ударные воздействия // 2625639

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытаний на ударные воздействия различных приборов и оборудования. Стенд состоит из силового каркаса в виде прямоугольной рамы на ножках с продольными направляющими для установки через амортизаторы подпружиненной платформы, выполненной в виде резонансной плиты, поперечная собственная частота которой соответствует частоте перехода на требуемом ударном спектре ускорений, и рамы для крепления маятника с бойком, состоящим из стержня с профилированным торцом и резьбой, для установки и фиксации дополнительных грузов. На резонансной плите в месте максимального отклика установлена дополнительная плита в виде параллелепипеда, стороны которого параллельны сторонам резонансной плиты, предназначенная для закрепления на ее поверхности объекта испытаний, а на торцах - контрольных регистрирующих датчиков по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Резонансная плита не менее чем по двум ее сторонам установлена на амортизаторы, которые перпендикулярны ее плоскости и занимают не более половины длины каждой стороны. По торцам резонансной плиты в ее плоскости установлены фиксаторы-ограничители из упругого материала, жесткость которых не менее чем на порядок меньше жесткости амортизаторов. Дополнительная плита установлена от противоположной стороны относительно места крепления маятника на расстоянии от половины до одной четвертой длины стороны резонансной плиты. На резонансной плите в узел формы колебаний установлен крешер, профиль которого совпадает с профилем торцевой части стержня бойка. Технический результат: возможность уменьшить габариты стенда, а также обеспечить более точное воспроизведение ударной нагрузки, создавая ударное воздействие одновременно по трем взаимно перпендикулярным направлениям. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

Способ исследования прочностных свойств горных пород на сжатие и устройство для его осуществления // 2647189

Изобретения относятся к исследованию материалов путем определения их физических свойств и могут быть использованы для статического и динамического сжатия образцов горных пород и определения совокупности физических величин, характеризующих начальную стадию процесса их разрушения, например спектра упругих колебаний от образования микротрещин. Сущность: осуществляют размещение на наковальне образца, воздействие на него падающим грузом с известной начальной энергией, прием импульсов акустических сигналов, возникающих при разрушении образца. Образец по направлению падающего груза предварительно сжимают статическим усилием. Начальную энергию падающего груза увеличивают от нулевого значения до возникновения в образце микротрещин, что фиксируют по частотному спектру импульсов акустических сигналов. Образец сжимают статическим усилием во всем диапазоне его устойчивости к разрушению. Устройство содержит станину, направляющую в виде трубы с возможностью поворота, ударный элемент с механизмом приведения его в движение, расположенный в полости трубы. Станина выполнена в виде стакана с окнами для установки образца и радиальным отверстием, в котором закреплена трубка с внутренней резьбой, куда вкручен винт с рукояткой. Стакан связан резьбовым соединением с трубой, в конец которой со стороны резьбового соединения вставлена пробка с возможностью ограниченного продольного перемещения. В стакане между окон и радиальным отверстием размещен поршень. Между поршнем и дном стакана и в трубку подано пластичное вещество. Имеются датчик давления пластичного вещества и система определения совокупности физических величин, характеризующих процесс разрушения горной породы, например спектра упругих колебаний от возникающих микротрещин. Технический результат: возможность воздействия на горную породу совокупностью статических и динамических нагрузок до возникновения микротрещин и фиксации их появления по спектру упругих колебаний, а также в повышении эффективности устройства за счет расширения его возможностей на статическое сжатие горной породы, прием и обработку упругих колебаний. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.