Устройство для исследования модуля деформации сыпучих материалов
DEVICE FOR THE DEFORMATION MODULUS RESEARCH OF BULK MATERIALS

Заявленное техническое решение относится к области технических средств и их элементов, предназначенных для определения механических характеристик сыпучих материалов в лабораторных условиях, в частности, к устройствам для исследования деформативных характеристик сыпучих материалов, например, песчаных грунтов.
Известно устройство для компрессионных испытаний грунтов (рис. 4.10, стр. 103, Механика грунтов, основания и фундаменты. Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В. и др.; Под редакцией С.Б. Ухова - 2е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2002.). Оно включает образец грунта, помещенный в жесткое кольцо, нагрузочное устройство с элементом в виде поршня, передающего вертикальную нагрузку на образец и измерительные приспособления для регистрации вертикального давления и деформации образца. Основной недостаток устройства в том, что он позволяет проводить определение характеристик грунта образца только в условиях невозможности бокового расширения.
Наиболее близким из известных к предполагаемому изобретению относится стабилометр (рис. 4.16, стр. 111, Механика грунтов, основания и фундаменты. Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В. и др.; Под редакцией С.Б. Ухова. - 2е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2002), включающий образец грунта в формообразующей эластичной оболочке, помещенный в гидравлическую камеру, оснащенную регулятором и датчиком бокового давления, с приспособлениями для измерения вертикальных давлений и нагрузочное устройство со штампом, передающим вертикальную нагрузку на образец.
К недостаткам устройства относится сложность его конструкции и значительные затраты времени на испытания одного образца.
Проведенный поиск показал, что проблема состоит в необходимости расширения арсенала технических средств для оперативного измерения модуля деформации сыпучего материала в условиях возможности его бокового расширения.
Техническим результатом при использовании предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение оперативности испытаний каждого образца без снижения точности определения модуля деформации.
Для решения указанной проблемы в устройстве для исследования модуля деформации сыпучих материалов включающем формообразующую оболочку, систему нагружения и систему измерения деформаций, формообразующая оболочка выполнена в виде стакана, дно которой жестко закреплено на основании, а верхняя часть оснащена жестким кольцом, через которое осуществляется нагружение исследуемого образца горизонтальной силой, при этом модуль деформации определяется как функция прогиба консольной балки. Для определения модуля деформации при различных сжимающих напряжениях, устройство снабжено сменными грузами, размещаемыми на верхнем торце образца. С целью исключения влияния жесткости формообразующей оболочки на результаты испытаний она выполнена из ткани, практически не имеющей изгибной жесткости и не влияет на деформации образца при изгибе.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид устройства, вид сбоку. На фиг. 2 изображено устройство, вид сверху.
Устройство для исследования модуля деформации сыпучих материалов, включает формообразующую оболочку, систему нагружения и систему измерения деформаций. Формообразующая оболочка из ткани, не обладающая изгибной жесткостью, выполнена в виде стакана, дно которого жестко закреплено на основании, верхняя часть оснащена жестким кольцом, через которое осуществляется нагружение исследуемого образца горизонтальной силой.
Для достижения технического результата устройство фиг. 1, которое включает формообразующую оболочку в виде стакана 1, дно которого жестко закреплено к основанию 2, систему нагружения поперечной нагрузкой (Т) через жесткое кольцо 3 и датчика 4 для измерения прогибов образца, помещают исследуемый образец 6 сыпучего материала. Для определения модуля деформации материала при разных уровнях сжимающих напряжений на верхнем торце консольного образца размещают сменные грузы 5.
Принцип работы устройства заключается в том, что образец 6 сыпучего материала, помещенный в формообразующую оболочку в виде стакана 1, дно которого жестко закреплено к основанию 2, подвергается изгибным деформациям под действием фиксированной нагрузки Т перпендикулярной оси образца через жесткое кольцо 3, установленное в верхней его части, с измерением прогиба датчиком перемещений 4. Модуль деформации материала образца определяется в зависимости от величины прогиба из известной формулы прогиба консольного стержня под действием приложенной нагрузки.
Выводы. По сравнению с прототипом предложенное решение позволит упростить конструкцию и повысить оперативность проведения каждого испытания, не понижая точности исследований.