УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ НА ОБРАЗЦАХ ИСКУССТВЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
DEFORMATION MONITORING DEVICE DURING MODELING ON THE ARTIFICIAL MATERIALS SAMPLES

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для исследования физико-механических свойств образцов искусственных материалов типа бетонов, грунтов, дорожных покрытий, эквивалентных материалов и т.п.
Известно устройство для деформационного мониторинга (патент РФ №1033634, опубл. 07.08.1983), содержащее испытательный стенд для формирования образца, источник нагрузки и приемник сигнала нагрузки.
Недостаток устройства состоит в невозможности исследований при размещении приемника силовых возмущений в теле образца в процессе его формирования.
Известно устройство для деформационного мониторинга (патент РФ №1337474, опубл. 15.09.1986), содержащее испытательный стенд для формирования образца, источник нагрузки и приемник сигнала нагрузки.
Недостаток устройства также состоит в невозможности исследований при размещении приемника силовых возмущений в теле образца в процессе его формирования.
Известно устройство для деформационного мониторинга (патент РФ №1418611, опубл. 23.08.1988), содержащее испытательный стенд для формирования образца, источник нагрузки и приемник сигнала нагрузки.
Недостаток устройства также состоит в невозможности исследований при размещении приемника силовых возмущений в теле образца в процессе его формирования.
Известно устройство для деформационного мониторинга (патент РФ №2387994, опубл. 27.04.2010) принятое за прототип, содержащее испытательный стенд для формирования образца, источник нагрузки, включающий замкнутый корпус, ударник из электромагнитного материала, размещенный внутри корпуса и соединенный с ним упругими элементами, средство перемещения ударника в виде наковален, закрепленных на корпусе, электромагнитных катушек, установленных на наковальнях и включенных в цепи управления, и приемник сигнала нагрузки. Устройство размещается в теле образца в процессе его формирования.
Недостаток устройства состоит в том, что оно обеспечивает создание ударных импульсов только в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Испытания при создании ударных импульсов любых направлениях в соответствии с задаваемыми условиями исследований на данном устройстве неосуществимы, что ограничивает объем информации при мониторинге.
Технический результат достигается тем, что расширение объема информации путем обеспечения новых режимов испытания искусственных образцов материалов за счет создания ударных импульсов, направленных не только в трех взаимно перпендикулярных направлениях, но и в любых направлениях в соответствии с задаваемыми условиями исследований.
Технический результат достигается тем, что корпус выполнен в виде сферы, при этом наковальни с соответствующими электромагнитными катушками жестко закреплены на его внутренней поверхности по радиальным направлениям в соответствии с задаваемыми направлениями приложения ударных импульсов, а ударник выполнен шаровидной формы и установлен в геометрическом центре сферы корпуса
Устройство поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - общая схема устройства;
фиг. 2 - узел I, где:
1 - испытательный стенд;
2 - образец;
3 - корпус;
4 - ударник;
5 - упругий элемент;
6 - наковальня;
7 - электромагнитная катушка;
8 - приемник ударных импульсов;
9 - геометрический центр шаровидного ударника;
10 - точка закрепления наковальни;
11 - пригрузочный механизм.
Устройство для деформационного мониторинга при моделировании на образцах искусственных материалов содержит испытательный стенд 1 (фиг. 1) для формирования образца 2, источник нагрузки, включающий корпус 3 (фиг. 1, 2), ударник 4 из электромагнитного материала, размещенный внутри корпуса и соединенный с ним упругими элементами 5, средство перемещения ударника в виде наковален 6, жестко зафиксированны на корпусе в соответствующих точках закрепления наковален 10, электромагнитных катушек 7 (фиг. 2), установленных на наковальнях и включенных в цепи управления (на фиг. не показаны), и приемник ударных импульсов 8 (фиг. 1) сигналов нагрузки.
Корпус 3 (фиг. 1, 2) выполнен в форме сферы. Наковальни 6 (фиг. 1) с соответствующими электромагнитными катушками 7 жестко закреплены на внутренней поверхности корпуса 3 по радиальным направлениям в соответствии с задаваемыми направлениями приложения ударных импульсов. Ударник 4 имеет шаровидную форму и установлен в геометрическом центре сферы корпуса.
Геометрический центр шаровидного ударника 9 (фиг. 1) и в исходном положении совпадает с геометрическим центром корпуса 3. Радиус сферического корпуса 3 соединяет геометрический центр шаровидного ударника 9 с одной из точек закрепления наковален 11. Наковальни 6 с электромагнитными катушками 7 являются магнитами. Устройство может быть снабжено несколькими приемниками ударных импульсов 8, количество и расположение которых в теле образца 2 определяется задачами исследований. Испытательный стенд может быть снабжен пригрузочным механизмом 11. Упругие элементы 5 выполнены, например, в виде пружин, одним концом жестко закрепленных на корпусе 3, а другим концом соединенных с ударником 4.
Устройство работает следующим образом. В процессе формирования искусственного образца 2, например, при закатке модели из эквивалентных материалов, размещают корпус 3 источника нагрузки и приемники ударных ипмульсов 8 в заданных точках образца. Для создания ударного импульса, распространяющегося в заданном направлении, включают электромагнитную катушку 7 на той из наковален 6, которая расположена на корпусе 3 так, что радиус, соединяющий геометрический центр ударника 9 с точкой закрепления наковальни 10, совпадает с выбранным направлением распространения импульса. Под действием силы притяжения, действующей на ударник 4 со стороны электромагнитной катушки 7, ударник наносит удар по соответствующей наковальне 6, который передается через корпус 3 в виде ударной волны, распространяющейся в теле образца 2 в заданном направлении. Параметры волны регистрируются приемником 8. Следующий удар наносят по другой выбранной наковальне, меняя тем самым направление распространения волны. Силу удара регулируют электрическими параметрами сигнала, подводимого к катушке. Если испытательный стенд снабжен регулируемы пригрузочным механизмом 11, то периодически меняют напряженное состояние образца 2 и измерения повторяют. Сравнивая получаемые результаты измерений, осуществляют мониторинг при моделировании на образцах из искусственных материалов.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает мониторинг при новых условиях воздействия на образец искусственных материалов, модель из эквивалентных материалов и т.п.- при создании ударных импульсов, направленных не только в трех взаимно перпендикулярных направлениях, но и в любых направлениях в соответствии с задаваемыми условиями исследований. Это существенно расширяет объем получаемой информации.