Способ хрусталёва е.н. определения границ упругого фазового напряженно-деформированного состояния материальной среды в массиве



Способ хрусталёва е.н. определения границ упругого фазового напряженно-деформированного состояния материальной среды в массиве
Способ хрусталёва е.н. определения границ упругого фазового напряженно-деформированного состояния материальной среды в массиве

Владельцы патента RU 2576539:

Хрусталёв Евгений Николаевич (RU)

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается определения границ упругого состояния материальной среды в массиве. Предлагается после определения физических параметров структурированной среды в массиве - угла внутреннего трения , удельного сцепления сстр (кг/см2) и удельного веса γстр (кг/см2) определять верхнюю границу упругого состояния среды через значение гравитационного (бытового) давления , нижнюю границу упругого состояния структурированной среды - через значение и нижнюю границу упругого состояния среды с нарушенной структурой - через значение , где σТ.сж, σТР - пределы текучести среды при сжатии и растяжении, , сн=сстр[2-(tgφстр/tgφн)] (кг/см2), а через выражение определяют величину «зуба» текучести упруго-вязко-упругой материальной среды. Технический результат - повышение точности определения границы упругого состояния деформируемого грунта в массиве. 1 ил.

 

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается определения границ упругого состояния материальной среды в массиве.

Известен способ определения границ упругого фазового состояния металлов как несжимаемой материальной среды при растяжении и сжатии, заключающийся в том, что на основании испытания образца длиной l (см) металла заданного сечения площадью F(см2) на растяжение под задаваемыми ступенями нагрузки Р(кГ) строят график предельного состояния металла по закону Ш. Кулона τi=σi·tgφ+c (кГ/см2), где σi=Pi/F (кГ/см2) - напряжение растяжения и сжатия образца при относительном удлинении и сжатии εi=Δl=li/l=(Pl)/(EF) (закон Гука), Е модуль упругости (кГ/см2), и диаграмму σi=ƒ(εi) «растяжения-сжатия» образца металла, по графику τi=σi·tgφ+c (кГ/см2) и его круговым диаграммам Мора, а также по диаграмме σi=ƒ(εi) определяют верхнюю границу предела текучести металла при растяжении - σТР и при сжатии - σТсж при соответствующих величинах среднего напряжения сопротивления металла растяжению (σТР/2) и сжатию (σТсж/2), величину временного сопротивления (предела текучести) σв.р - при растяжении и σв.сж - при сжатии [1], а также верхнюю границу «зуба» текучести σЗРВ и нижнюю границу «зуба» текучести σЗРН при его проявлении в момент растяжения [2].

Проявление «зуба» текучести при растяжении металла считается аномальным явлением и во внимание не принимается. Параметры σТ и σв аналитических выражений не имеют и их получают опытным путем в лабораториях на металлических образцах.

Пределы текучести при сжатии - σТсж и при растяжении - σТР определяют соответствующие границы потери упругости металлов при сжатии и растяжении.

Известен способ определения границ «мгновенно» упругого фазового напряженно-деформированного состояния образца грунта - как высокопористой сжимаемой материальной среды при одноосном сжатии, заключающийся в том, что пределы природной структурной устойчивости и прочности образца грунта в условиях одноосного сжатия и растяжения определяют зависимостями и , где - угол внутреннего трения грунтовой среды с ненарушенной структурой, сстр(кГ/см2) - ее удельное сцепление [3, 4].

Недостатком известного способа определения границ упругофазового состояния грунта является то, что эти границы соответствуют только образцу грунта, деформируемому в условиях одноосного сжатия или растяжения, в то время как проектировщиков интересуют границы упругого состояния деформируемого грунта в массиве.

Технический результат по способу определения границ упругого фазового напряженно-деформированного состояния материальной среды в массиве, заключающемуся в том, что определяют прочностные физические параметры структурированной среды - угол внутреннего трения и сстр(кГ/см2) - удельное сцепление на глубине h (см) массива, через которые рассчитывают верхнюю границу упругости среды при сжатии и нижнюю границу упругости среды при растяжении, достигается тем, что определяют удельный вес среды γстр(кГ/см3), верхнюю границу упругого фазового состояния среды при сжатии определяют через величину гравитационного (бытового) давления

, соответствующую пределу потери структурной прочности среды при сжатии, нижнюю границу упругого состояния структурированной среды при растяжении определяют через величину

, a нижнюю границу упругого состояния среды с нарушенной структурой определяют через величину

, где σТ.сж - предел текучести среды при сжатии (кГ/см2), σТР - предел текучести среды при растяжении (кГ/см2), при этом выражением

определяют величину «зуба» текучести материальной среды при растяжении, где , сн=сстр[2-(tgφстр/tgφн)](кГ/см2) - параметры прочности материальной среды в нарушенном состоянии.

Впервые получены аналитические зависимости для определения верхней и нижней границ упругого фазового состояния любой материальной среды через ее физические параметры угла внутреннего трения и удельного сцепления с (кГ/см2) в структурированном и нарушенном состоянии, установлена определяющая зависимость величины «зуба» текучести, присущего упругой вязко-пластичной материальной среде, характеризующейся углом внутреннего трения и сн(кГ/см2) - удельным сцеплением при нарушении ее структурной прочности.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена зависимость (Ш. Кулона - Е.Н. Хрусталева) предельного состояния упруго-вязко-пластичной материальной среды в структурированном и нарушенном состоянии в условиях компрессионного сжатия, на фиг. 2 - основная кривая (1) упругого деформирования структурированной среды и петля упругого гистерезиса (2-3) типичной упруго-вязко-пластичной материальной среды с нарушенной структурой (грунт, металл и др.).

На графике предельного состояния грунтовой упруго-вязко-пластичной среды (фиг. 1) величина природного (бытового) гравитационного давления в массиве составляет величину для структурированного грунта и - для грунта с нарушенной структурой. Радиусы кругов Мора при сжатии среды составляют величины , и при ее растяжении - , . Величина «зуба» текучести при верхней границе упругого фазового состояния среды и нижней границе упругого фазового состояния структурированной среды

и среды с нарушенной структурой ,

где , .

Пример реализации способа. Суглинок в массиве на глубине h=120 (см) находится в структурированном состоянии, удельный вес суглинка γстр=0,0022 (кГ/см3). Угол внутреннего трения суглинка , удельное сцепление сстр=0,16 (кГ/см2).

Расчетный угол внутреннего трения суглинка в нарушенном состоянии равен

, a удельное сцепление .

Верхняя граница упругого фазового состояния суглинка составляет величину , нижняя граница упругого фазового состояния суглинка составляет величину для структурированного суглинка и величину для суглинка с нарушенной структурой, при этом величина «зуба» текучести равна

Источники информации

1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: гл.редакция физ.-мат. лит-ры изд-ва «Наука», 1974. - С. 53-56, 62-66, 264-268.

2. Политехнический словарь. Гл.ред. И.И. Артоболевский. - М.: Советская Энциклопедия, 1977. - С. 486 («текучести зуб»).

3. Патент РФ №2270990. Способ определения несущей способности грунтового основания и торфяной залежи / (Хрусталев Е.Н. Б.И. №6 от 27.02.2006 - фиг. 6).

4. Хрусталев Е.Н. Контактное взаимодействие в геомеханике. 4.1: Несущая способность оснований сооружений. - Тверь, ТГТУ, 2004. - С. 77-78.

Способ определения границ упругого фазового напряженно-деформированного состояния материальной среды в массиве, заключающийся в том, что определяют прочностные физические параметры структурированной среды - угол внутреннего трения и сстр(кГ/см2) - удельное сцепление на глубине h (см) массива, через которые рассчитывают верхнюю границу упругости среды при сжатии и нижнюю границу упругости среды при растяжении, отличающийся тем, что определяют удельный вес среды γстр(кГ/см3), верхнюю границу упругого фазового состояния среды при сжатии определяют через величину гравитационного (бытового) давления , соответствующую пределу потери структурной прочности среды при сжатии, нижнюю границу упругого состояния структурированной среды при растяжении определяют через величину , а нижнюю границу упругого состояния среды с нарушенной структурой определяют через величину , где σТ.сж - предел текучести среды при сжатии (кГ/см2), σТР - предел текучести среды при растяжении (кГ/см2), при этом выражением определяют величину «зуба» текучести материальной среды при растяжении, где - параметры прочности материальной среды в нарушенном состоянии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к компактному зажимному устройству (50) для трубы, пригодному для использования в установке для гидравлических испытаний под давлением с целью контроля качества трубы, полученной электросваркой методом сопротивления.

Изобретение относится к «физике материального взаимодействия», конкретно к способу определения модуля Eо общей деформации и модуля Eупр упругости материальной среды в условиях гравитационного взаимодействия pб и влияния атмосферного давления .

Изобретение относится к способам определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах, применяемых в строительных конструкциях и изделиях.

Использование: для тестирования истинной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых компонентов, используя акустическую эмиссию. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования на основе акустической эмиссии содержит тестируемый образец, включающий твердую поверхность, акустический датчик, индентор, соединенный с твердой поверхностью, и нагрузку.

Изобретение относится к области исследования и анализа твердых материалов путем определения их прочностных свойств, а именно определения коррозии и трещин в металлических запорных элементах - напорных клапанах высокого давления гидрорезного оборудования в процессе их циклического нагружения во время работы насоса, и может быть использовано для оценки их работоспособности.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в строительной отрасли. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно выявляют место наибольшей осадки фундамента здания.

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах.

Изобретение относится к испытательной технике. Призматический образец имеет форму призмы, продольную и поперечную плоскости симметрии, два боковых выступа, расположенных продольно, по концам призмы - опорные поверхности, а в центральной ее части - поверхность нагружения поперечной испытательной нагрузкой.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Центробежная установка содержит корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендам, которые предназначены для проведения гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия» и касается возможности достижения равномерного напряженно-деформированного состояния в зоне контакта двух материальных сред. Суть изобретения заключается в том, что придают контактирующей поверхности более прочной материальной среды выпуклой полусферической формы с радиусами взаимодействия R с р . с ф = 0,5 b 2 + l 2 / sin ϕ с л о - для прямоугольной площади контакта, R с р . с ф = 0,5 d / sin ϕ с л о - для круглой площади контакта, R ц = 0,5 b / sin ϕ с л о - для полуцилиндрической формы контакта шириной b, где ϕ с л о - угол внутреннего трения среды с нарушенной или с ненарушенной структурой, более слабой по прочности. Технический результат - обеспечение возможности определения геометрических параметров контактирующих материальных сред с равномерным распределением между ними напряжений. 3 ил.

Изобретение относится к испытанию керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение. Способ включает создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя. Предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю поверхность которого нанесен липкий слой, обеспечивающий возможность фиксации осколков обтекателя при его разрушении, и перфорированный защитный кожух, при этом пространство между наружной поверхностью упомянутого чехла и внутренней поверхностью кожуха заполняют резиновым материалом. Липкий слой на внутреннюю поверхность упругого чехла может быть нанесен двусторонним скотчем. Может быть использован резиновый материал в виде шариков. Обеспечивается возможность восстановления картины разрушения обтекателя при проведении опрессовки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству, механике грунтов, инженерной геологии, горному делу, в частности к лабораторным испытаниям грунтов для определения их физико-механических свойств. Сущность: осуществляют подготовку образца грунта, установку образца в обойму прибора, создание осевого давления на образец и проведение измерения параметров, характеризующих состояние образца грунта. Для определения характеристик прочности грунта, в процессе роста осевого активного σ1,i давления производят измерение и бокового реактивного σз,i давления при сжатии образца грунта, для выявления величин осевого давления, превышающих структурную прочность, контролируют изменение отношения mi между приращениями бокового Δσзi и осевого Δσ1i и при произвольном значении осевого давления σ1,i, когда отношение mi-2=mi-1=mi=m=const, испытание прекращают с определением угла внутреннего трения: структурной прочности грунта: и сцепления: где σ1,i, σ3,i - текущие значения давлений, а σ1,i>σstr; m - коэффициент бокового давления грунта; в предельном состоянии по Кулону-Мору при σ1,i>σstr. Технический результат: возможность значительно сократить расходы на производство лабораторных исследований для определения механических свойств грунтов, снизить трудозатраты, а также повысить достоверность определения характеристик прочности грунта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля и исследования прочности керамических оболочек типа тел вращения. Сущность: осуществляют приложение статической нагрузки с помощью камеры из эластичного материала, помещенной внутрь испытуемой оболочки и соединенной с источником давления. Статическую нагрузку прикладывают к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, напряженный объем материала которой определяют с использованием уравнений общей теории оболочек вращения или приближенными численными методами. Определяют среднее значение прочности материала оболочки при растяжении в напряженном объеме материала оболочки и величину прикладываемого давления рассчитывают по формулам. Технический результат: повышение достоверности контроля прочности керамических оболочек в процессе производства и при проведении опытно-конструкторских работ.

Изобретение относится к области физики материального контактного взаимодействия, а именно к способам определения удельного сцепления и угла внутреннего трения материальной связной среды, воспринимающей давление свыше гравитационного.Способ 1 определения физических параметров прочности материальной среды плоским жестким штампом заключается в установлении при лабораторном сдвиге образцов, например, грунта и торфа ненарушенной структуры в условиях компрессии угла внутреннего трения и удельного сцепления С=Сстр среды при построении графика Кулона-Мора предельного состояния среды под давлением pi, где τi - напряжение сдвига среды под давлением сжатия pi, определении расчетного удельного веса среды ненарушенной и нарушенной структуры и , ее расчетного угла внутреннего трения с нарушенной структурой , расчетного бытового давления , на глубине h, определении уточненного значения:1) удельного сцепления подтопленной среды , , гравитационного давления , , удельного веса при , рб>0 и отсутствии атмосферного давления;2) удельного сцепления среды при уточненных значениях , , , - при , рб=0 и доступе атмосферного давления ратм=1,033 (кГ/см2);3) удельного сцепления среды , и уточняют значения: удельного веса среды , и уточняют значения удельного веса среды , и гравитационного давления , , рб.<0 и доступе атмосферного давления ратм=1,033 (кГ/см2).Способ 2 определения физических параметров прочности материальной среды сферическим штампом включает нагружение сухой среды усилием Р диаметром D с замером текущей осадки St до момента ее стабилизации во времени t, разгрузку сферы, определение ее контактной осадки So и по результатам испытаний - длительного сцепления Сдл, сферу в среду погружают не менее трех раз через динамометрический упругий элемент на заданную глубину St1<St2<Stk, величину которых поддерживают постоянной во времени t стабилизации соответствующих усилий P1, P2, Pk, после чего сферу разгружают с замером диаметра отпечатка диаметром dk. Далее рассчитывают осадки сферы при давлениях рср=Pk/[πSo(D-So)], строят график и касательные прямые к точкам графика, соответствующим усилиям P1, P2, Pk до пересечения с осью абсцисс; радиусами ρ, равными разнице значений рср и соответствующих им точек пересечения касательных с осью абсцисс, строят круги Мора и проводят к ним касательную прямую (maxτпр)=рср.⋅tgθ+Сэ до пересечения с осями абсцисс и ординат, с графика снимают предельный угол θ внутреннего трения грунта и отмеряют мгновенное эквивалентное сцепление Сэ, рассчитывают угол внутреннего трения среды в структурированном состоянии и удельное сцепление , радиусом Ro от начала координат графика проводят полуокружность, соприкасающуюся с ним и отсекающую на оси абсцисс точку, соответствующую предельному напряжению на растяжение σp=2Ro=2Сэ⋅cosθ/(1+sinθ), значению которого соответствует длительное сцепление .Далее через сферу к среде прикладывают возрастающее усилие Рс>Pk до момента стабилизации его предельной величины Pc=const при регистрации соответствующей ему осадки Sc среды, при которой угол сектора полуконтакта сферы со средой , где , и определяют величину длительного сцепления для мерзлой среды - как , для обычной грунтовой среды - как ,для торфяной среды - как: при сцеплении , а угол внутреннего трения среды уточняют как .За мгновенное эквивалентное сцепление грунтовой среды и торфа принимают величину атмосферного давления при предельном угле внутреннего трения среды , где - угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой, удельное сцепление структурированной грунтовой среды и торфа определяют как , а величину длительного сцепления - по выражению при , для мерзлой и обычной грунтовой среды и торфа структурное сцепление определяют как , а эквивалентное сцепление как .Технический результат - получение при угле внутреннего трения достоверных значений параметров удельного сцепления материальной среды в сухом и обводненном состоянии в структурированном и нарушенном состоянии, уточняющих величину гравитационного давления среды рстр.б., рн.б. и ее удельного веса , . 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки и исследования прочности керамических оболочек при наземных испытаниях в составе обтекателей. Сущность: осуществляют приложение статической нагрузки с помощью камеры из эластичного материала, помещенной внутрь испытуемой оболочки, к наиболее напряженной зоне оболочки, определяемой заданными условиями нагружения, и вычисление напряженного объема материала этой зоны расчетными методами. В соответствии с заданными режимами наземных испытаний керамических оболочек в составе обтекателей вычисляют напряженный объем материала оболочки при наземных испытаниях в составе обтекателя с использованием уравнений общей теории оболочек вращения или приближенными численными методами. С учетом вычисленных напряженных объемов определяют величину растягивающих напряжений, эквивалентную растягивающим напряжениям в напряженном объеме материала оболочки при нагружении обтекателя эксплуатационной нагрузкой, и по ней определяют предельно допустимое давление при заданной вероятности неразрушения керамической оболочки. Технический результат: повышение достоверности соответствия результатов испытаний по оценке прочности керамических оболочек при нагружении внутренним давлением на промежуточных операциях изготовления обтекателей результатам наземных испытаний керамических оболочек в составе обтекателей за счет использования обоснованного расчетного метода для установления уровня прикладываемого давления, учитывающего условия нагружения обтекателей эксплуатационными нагрузками и, следовательно, на повышение эффективности результатов испытаний и, таким образом, на повышение точности оценки их несущей способности.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний элементов глубоководной техники при давлениях, соответствующих предельным глубинам Мирового океана – более 100 МПа. Заявлена барокамера, содержащая корпус, крышку с уплотнительными элементами, средства подвода-отвода рабочего тела, а также средства измерения и контроля давления в полости корпуса. Корпус выполнен в виде обечайки, снабженной ребрами жесткости, которые с натягом установлены на внешней поверхности обечайки, в ее поперечной плоскости. Причем торцы обечайки снабжены крышками, выполненными в виде пластин с цилиндрическими выступами, сечение которых соответствует сечению обечайки. При этом цилиндрические выступы установлены в полости обечайки с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и снабжены уплотнительными элементами. Корпус барокамеры установлен в полости замкнутой силовой рамы с образованием между ними зазора, для чего замкнутая силовая рама установлена в продольной плоскости корпуса барокамеры, а ее полость образована сквозным отверстием, размер которого превышает размер корпуса вдоль его продольной оси. Торцевые грани сквозного отверстия имеют округлую форму, а в зазоре между пластинами крышек и торцевыми гранями сквозного отверстия замкнутой силовой рамы установлены, с обеспечением плотного контактирования с обращенными к ним поверхностями, опорные элементы. Технический результат - повышение прочности корпуса барокамеры за счет перераспределения напряжений в его стенках, снижение массогабаритных характеристик и снижение трудоемкости изготовления барокамеры. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано в процессе контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек. Способ включает создание перепада давления по стенке оболочки и одновременную регистрацию нормальных перемещений поверхности оболочки при ее вращении вокруг своей оси с помощью неподвижных датчиков, расположенных в одной плоскости с осью оболочки вдоль ее образующей. Оценку годности тонкостенной оболочки осуществляют по результатам сравнения значений максимальных перемещений поверхности оболочки с их базовыми значениями. Изобретение позволяет упростить процесс контроля за счет уменьшения количества датчиков перемещения (деформаций), уменьшить трудоемкость и сохранить целостность оболочки. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследования процесса резания материалов рабочими органами измельчителей, преимущественно сочных кормов (корнеклубнеплоды, бахчевые культуры). Устройство содержит станину с нижним и верхним основаниями, между основаниями станины расположены два винта, вращающиеся в подшипниковых узлах. Привод винтов осуществляется от вала электродвигателя с регулируемой частотой вращения через шестерню на два колеса, имеющих жесткую посадку и закрытых сверху кожухом. Жесткая связь колес с шестерней исключает какое-либо проскальзывание при передаче вращательного движения. Технический результат: расширение возможностей при исследовании процесса резания, а также повышение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области испытаний соединения полимерных труб, полученного посредством сварки с использованием накладной муфты. Сущность: вырезают из муфтового сварного соединения образец, содержащий части соединяемых полимерных труб и перекрывающую их и приваренную к ним часть муфты. Подвергают вырезанный образец испытанию на растяжение, проводимому при заданных условиях. Площадь подвергаемого испытанию сварного соединения в образце не превышает площади минимального поперечного сечения образца вне области сварного соединения. Технический результат: возможность более точного определения прочности сварного шва при муфтовой (раструбной) сварке полимерных труб и расширение арсенала технических средств. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-03-10 2016-03-10T14:02:10
Наверх