laba5 (1) конаков. Лабораторная работа 5 Определение прочностных характеристик образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами
 Скачать 172.63 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  Кафедра взрывного дела Лабораторная работа №5 Определение прочностных характеристик образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами Выполнил: студент гр. ВД-16 __________ /Конаков М. Д./ (подпись) (Ф.И.О.) Проверил: ассистент __________ /Должиков В. В./ (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Дата: ____________ Санкт-Петербург 2018 Цель: Научиться определять прочностные характеристики образцов горной породы произвольной формы встречными сферическими инденторами. Общие сведения. Сущность данного метода заключается в передаче разрушающего усилия на испытуемую породу через стальные шарики диаметром 15 мм, которые расположены соосно (рис. 4.1).  Рис. 4.1. Схема испытаний образцов произвольной формы на определение предела прочности при растяжении встречными сферическими инденторами по ГОСТ 21153.3-85 и ГОСТ 24941-81: 1 – корпус; 2 – штоки; 3 - образец; 4 – вкладыши; 5 – инденторы В данном методе обеспечивается наименьшая площадь контакта для передачи разрушающего усилия образцу, т.е. контакт практически точечный (для скальных и полускальных пород площадь контакта составляет первые единицы мм2). Этим объясняется существенно меньшие требования, предъявляемые к испытуемым образцам. Могут использоваться образцы как произвольной, так и правильной формы, а также маленькие образцы (ГОСТ 24941-81 допускает испытание образцов с предполагаемой площадью поверхностей разрушения 3…100 см2). Благодаря малой площади контакта инденторов с породой требуются малые разрушающие усилия и, следовательно, установка для испытаний данным методом может иметь малые размеры и массу, т.е. быть практически портативной. Предел прочности при растяжении определяется по формуле (в единицах СИ)  , (4.1)где  - площадь поверхности разрушения;  - масштабный безразмерный коэффициент, который лежит в диапазоне 0,67…1,61 для = 3…100 см2, причем  = 1 и определяется согласно табл. 4.1. Таблица 4.1 Зависимость масштабного коэффициента K от площади поверхности разрушения Sp
Особенностью метода, является передача разрушающего усилия породе через точечный контакт, что предопределяет высокую неоднородность напряженного состояния испытуемого образца, степень неоднородности которого зависит от размеров образца. Этим объясняется пониженная точность определения предела прочности при растяжении данным методом по сравнению с предыдущими методами, особенно для образцов неправильной формы (согласно ГОСТ 24941-81 относительная погрешность может составлять до 30%), а также многообразие форм разрушения (рис. 4.2).  Рис. 4.2. Формы разрушения кубических образцов при испытании их на прочность в установке со встречными сферическими инденторами. Стрелкой показан след от воздействия индентора. На вставке показана плоскость спайности Как следует из рис. 4.2, количество поверхностей, по которым происходит разрушение образца, не обязательно ограничивается двумя поверхностями, как это характерно для других методов испытаний на растяжение. Площадь поверхностей разрушения может достигать больших значений даже для маленьких образцов, так как трещины растяжения начинают формироваться от мест контактов инденторов и породы (характерные выколы, показанные на рис. 4.2) и распространяться по местам слабых контактов в породе (плоскостям спайности, слабым минералам, цементу). Однако отмеченные недостатки компенсируются простотой испытаний. Согласно ГОСТ 24941-81 имеется возможность по вычисленным пределам прочности при одноосном растяжении по формуле (4.1) оценить предел прочности при одноосном сжатии, используя данные табл. 4.2. Таблица 4.2 Корреляционные зависимости пределов прочности на сжатие от горной породы
Примечание. Вычисленные по корреляционным зависимостям значения предела прочности при одноосном сжатии с относительной погрешностью 30% при доверительной вероятности 0,8 соответствуют результатам испытания при одноосном сжатии цилиндрических образцов с двукратным отношением высоты к диаметру по ГОСТ 21153.2-84 при условии одинаково направленного приложения разрушающих сил при растяжении и сжатии. Используя результаты определения предела прочности при одноосном растяжении и корреляционные зависимости между -  и  из таблицы 4.1, можно оценить коэффициент (тангенс угла) внутреннего трения и сцепление породы для линейной аппроксимации паспорта прочности. Порядок выполнения лабораторной работы:
Расчёты: 1.  2.    3.Табличные значения  гранита находятся в пределе: 137.2МПа-245.16МПаВывод: Научились определять прочностные характеристики образцов горной породы произвольной формы встречными сферическими инденторами. Предел прочности на сжатие исследуемой породы входит в допустимый предел табличных данных, следовательно можно сделать вывод ,что лабораторная работа выполнена правильно. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МПа
МПа
МПа