МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ

МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2249809 (13) C2

(51) 7 G01N3/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 28.02.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003115049/28 
(22) Дата подачи заявки: 2003.05.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.05.20 
(45) Опубликовано: 2005.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 697869 A1, 15.11.1979. SU 1652911 A1, 30.05.1991. RU 2163715 С1, 27.02.2001. US 3448608 А, 10.06.1969. 
(72) Автор(ы): Чиликов С.М. (RU); Кравченко А.Ф. (RU); Бугаец А.И. (RU); Потаенко Е.Н. (RU); Поздеев В.Г. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): "Научно-исследовательский и конструкторский центр испытательных машин Точмашприбор" (ООО "НИКЦИМ Точмашприбор") (RU) 
Адрес для переписки: 352913, Краснодарский край, г. Армавир, Промзона, Точмашприбор, НИКЦИМ 

(54) МАШИНА ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СЖАТИЕ

Изобретение относится к испытательной технике. Машина состоит из нагружающего устройства, включающего основание, колонны, траверсу, подвижную и неподвижную плиты сжатия, силовой привод нагружения, тензоэлектрический датчик силы, датчик перемещения подвижной плиты, блок измерения силы, блок-систему управления нагружением или перемещением подвижной плиты и ЭВМ. Тензоэлектрический датчик силы выполнен в виде группового тензоэлектрического датчика силы, представляющего собой устройство, непосредственно соприкасающееся с опорной поверхностью испытываемого образца материала и состоящее из двух плит, одна из которых является нижней подвижной плитой нагружающего устройства машины, между которыми равномерно расположена группа метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензоэлектрических датчиков силы, соединенных с блоком измерения силы, имеющим три выхода: в виде среднего значения сигналов группы тензоэлектрических датчиков силы, разности максимального и минимального значений сигналов тензоэлектрических датчиков силы и суммарного значения сигналов тензоэлектрических датчиков силы, по которым ЭВМ вычисляет степень неравномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца материала и предел прочности на сжатие с учетом фактической площади поперечного сечения образца по заданным формулам. Технический результат: повышение точности исследования. 1 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область применения: механические испытания строительных материалов, в частности, бетонов, на сжатие.

Широко известны машины испытательные для механических испытаний строительных материалов на сжатие, обеспечивающие осевое деформирование образцов испытываемых материалов, измерение нагрузки в процессе испытания тензоэлектрическим датчиком силы с блоком измерения силы, входящими в состав машины, и автоматическое вычисление механических характеристик испытываемых материалов ЭВМ по результатам испытаний [Проспекты зарубежных фирм: Zwick, MFL, Schenck (Германия), Instron (Великобритания), MTS (США) до 1981 года (до принятия стандартов DIN 51302-81 (Германия) и BS 1610-81 (Великобритания) и отечественной фирмы "Каталог продукции НИКЦИМ" (Журнал "Приборы" № 3 2001)]. При этом точность измерения нагрузки (силы) достаточно высока (в соответствии с отечественным стандартом ГОСТ 28840 и зарубежными стандартами ISO 7500-1 и EN 10002-3 погрешность измерений не должна превышать (±0,5...±3)% от измеряемого значения в зависимости от класса машины).

Недостатком этих машин, как и испытательных машин с ручным вычислением механических характеристик образцов, испытываемых материалов, является низкая достоверность оценки механической характеристики материалов - предела прочности на сжатие из-за объективно имеющей место несоосной нагрузки на образец из-за низкой поперечной жесткости нагружающего устройства, несоответствие его оси симметрии с осью приложения нагрузки и неравномерности нагружения образца из-за значительной деформации подвижной и неподвижной плит сжатия. Величины этих факторов могут изменяться от испытания к испытанию, приводят к значительному разбросу результатов испытаний из-за возможной, возникающей при сжатии испытываемых образцов неравномерности нагрузки. При этом величина неравномерности напряжений по сечению образца может превышать на порядок допустимую погрешность измерения напряжений, оцениваемых по тензоэлектрическому датчику силы, установленному по оси нагружающего устройства.

Этого недостатка, в некоторой степени, лишены испытательные машины с автоматическим управлением и вычислением механических характеристик испытываемых образцов материалов и установленной один раз при выпуске машин из производства погрешностью измерения нагрузки от степени неравномерности нагружения и, следовательно, от степени неравномерности напряжения по сечению образца, с помощью специального переносного тензометрического датчика силы, которая может учитываться расчетным путем или автоматически при определении механических характеристик реальных образцов материалов и должна быть для машин сжатия не более 10% в соответствии с немецким стандартом ДИН 51302, являющиеся наиболее близкими аналогами заявляемой испытательной машины [Проспекты зарубежных фирм: "Zwick/Roell" (Германия) 2000-2001 г,. "Instron" (Великобритания) 1985-2001 г., "MTS" (США) 1999-2000 г. Материалы симпозиума группы компании MFL в г. Москве, 16/17.09.1982 г.].

Однако такой метод исключения погрешности при определении механических характеристик образцов материалов при испытании их на сжатие имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, степень неравномерности нагружения по сечению образца нестабильна не только при испытаниях различных типов и типоразмеров образцов материалов, но и при испытаниях идентичных образцов по той причине, что практически невозможно выполнить идентичную установку серии образцов в рабочее пространство нагружающего устройства машины. Во-вторых, нестабильные условия контакта в сферической опоре неподвижной верхней плиты. В-третьих, испытываемые образцы материалов реально не могут быть геометрически и структурно идентичными. 

Этих недостатков лишена заявляемая испытательная машина для механических испытаний строительных материалов на сжатие, имеющая достоинства машин с автоматическим управлением и вычислением механической характеристики - предела прочности испытываемых образцов строительных материалов на сжатие и обеспечивающая существенное повышение его достоверности путем автоматического вычисления суммарной нагрузки и степени неравномерности нагружения образца. 

Сущность изобретения состоит в том, что тензоэлектрический датчик силы выполнен в виде группового тензоэлектрического датчика силы, представляющего собой устройство непосредственно соприкасающегося с опорной поверхностью испытываемого образца материала и состоящего из двух плит, одна из которых является нижней подвижной плитой нагружающего устройства машины, между которыми равномерно расположена группа метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензоэлектрических датчиков силы, соединенных с блоком измерения силы, имеющим три выхода: в виде среднего значения сигналов группы тензоэлектрических датчиков силы, разности максимального и минимального значений сигналов тензоэлектрических датчиков силы и суммарное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы, по которым ЭВМ вычисляет степень неравномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца материала и предел прочности на сжатие с учетом фактической площади поперечного сечения образца по формулам:





где р - степень неравномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца материала; Рмах - максимальное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы; Рмин - минимальное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы; Pcp - среднее значение нагрузки на один тензоэлектрический датчик силы; P - значение нагрузки, определенной по сумме сигналов всей группы тензоэлектрических датчиков силы; F - площадь поперечного сечения испытываемого образца; (1- р) - степень равномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца и в - напряжение, определяющее действительный предел прочности материала образца на сжатие.

На приведенном чертеже схематично изображена заявляемая испытательная машина, обеспечивающая измерение степени равномерности приложения нагрузки к образцу в процессе испытаний на сжатие и соответствующую ей величину нагрузки, определяемую как сумму нагрузок, передаваемых на образец через группу тензоэлектрических датчиков силы. Благодаря чему реально повышается достоверность результатов испытаний в части определения механической характеристики испытываемых образцов материалов - предела прочности на сжатие.

В состав заявляемой машины входят: нагружающее устройство, содержащее основание 1, колонны 2, траверсу 3; силовой привод нагружения 4 (электрогидравлический или электромеханический), тензоэлектрический датчик силы 5, выполненный в виде устройства непосредственно соприкасающегося с опорной поверхностью испытываемого образца материала и состоящего из двух плит, одна из которых является нижней подвижной плитой 6 нагружающего устройства машины, между которыми равномерно расположена группа метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензоэлектрических датчиков силы, неподвижная плита 7, датчик перемещения 8 подвижной плиты 6, блок измерения силы 10, блок-система 11 управления нагружением или перемещением подвижной плиты 6, ЭВМ 12, вычисляющая и индицирующая механическую характеристику материала образца 9 - предел прочности на сжатие, и линии связей составных частей 13-24.

Блок измерения силы 10 и блок-система управления нагружением или перемещением 11 подвижной плиты 6 выполняют следующие функции.

Блок измерения силы 10 по линии связи 20 передает блок-системе 11 управления нагружением или перемещением подвижной плиты 6 суммарное значение сигналов тензоэлектрических преобразователей силы в цифровом значении и по линиям связи 17-19 передает ЭВМ 12 среднее значение сигналов группы тензоэлектрических датчиков силы, разности максимального и минимального значений сигналов тензоэлектрических датчиков силы и суммарное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы в цифровом значении, которая вычисляет степень неравномерности нагружения образца и предел прочности на сжатие материала испытываемого образца с учетом фактической площади поперечного сечения.

Сигнал от датчика перемещения подвижной плиты 6 предается на блок-систему 11 управления нагружением или перемещением подвижной плиты 6 по линии связи 22, которая формирует выходные сигналы на ЭВМ 12 по линиям связи 23 и 24 по скорости нагружения или скорости перемещения подвижной плиты 6 и сигнал управления силовым приводом нагружения 4 по линии связи 21.

Заявляемая испытательная машина работает следующим образом.

Испытываемый образец строительного материала в виде куба или цилиндра ставится на тензоэлектрический датчик силы 5, выполненный в виде устройства, состоящего из двух плит, одна из которых является нижней подвижной плитой 6 нагружающего устройства машины, между которыми равномерно расположена группа метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензоэлектрических датчиков силы (см. чертеж). При этом отдельные тензоэлектрические датчики силы механически и электрически независимы, но калиброваны в одном масштабе и должны иметь нулевые показания. Затем образец зажимается в рабочем пространстве машины между тензоэлектрическим датчиком силы 5 и верхней неподвижной плитой 7. Далее посредством блок-системы управления 11 задается режим возрастания нагрузки на испытываемый образец до определенного уровня или до разрушения образца. Сигнал управления подается на исполнительный силовой привод нагружения 4 по линии 21. Обратная связь управления по силе подается на блок - систему управления 11 с блока измерения силы 10 по линии 20. При работе блок - системы управления 11 в режиме управления по перемещению подвижной плиты 6 обратная связь по скорости перемещения поступает в блок-систему управления 11 от датчика перемещения 8 по линии 22.

Сигналы от отдельных тензоэлектрических датчиков силы тензоэлектрического датчика силы 5 по линиям связи 13-16 передаются на блок измерения силы 10.

Блок измерения силы 10 вычисляет среднее значение сигналов группы тензоэлектрических датчиков силы, разности максимального и минимального значений сигналов тензоэлектрических датчиков силы и суммарное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы в цифровом значении и передает по линиям связи 17-19 ЭВМ 12, которая вычисляет степень неравномерности нагружения образца и предел прочности на сжатие материала испытываемого образца с учетом фактической площади поперечного сечения.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Машина испытательная для механических испытаний строительных материалов на сжатие, включающая нагружающее устройство, состоящее из основания, колонн, траверсы, подвижной и неподвижной плит сжатия, силового привода нагружения (электрогидравлического или электромеханического), тензоэлектрического датчика силы, датчика перемещения подвижной плиты, блока измерения силы, блок-системы управления нагружением или перемещением подвижной плиты и ЭВМ, отличающаяся тем, что тензоэлектрический датчик силы выполнен в виде группового тензоэлектрического датчика силы, представляющего собой устройство, непосредственно соприкасающееся с опорной поверхностью испытываемого образца материала и состоящее из двух плит, одна из которых является нижней подвижной плитой нагружающего устройства машины, между которыми равномерно расположена группа метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензоэлектрических датчиков силы, соединенных с блоком измерения силы, имеющим три выхода: в виде среднего значения сигналов группы тензоэлектрических датчиков силы, разности максимального и минимального значений сигналов тензоэлектрических датчиков силы и суммарного значения сигналов тензоэлектрических датчиков силы, по которым ЭВМ вычисляет степень неравномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца материала и предел прочности на сжатие с учетом фактической площади поперечного сечения образца по формулам p=Pmax-Pmin/Pcp; в=Р/F·(1- р); где р - степень неравномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца материала; Рmах - максимальное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы; Pmin - минимальное значение сигналов тензоэлектрических датчиков силы; Рcр - среднее значение нагрузки на один тензоэлектрический датчик силы; Р - значение нагрузки, определенной по сумме сигналов всей группы тензоэлектрических датчиков силы; F - площадь поперечного сечения испытываемого образца; (1- р) - степень равномерности распределения нагрузки по поверхности испытываемого образца и в - напряжение, определяющее действительный предел прочности материала образца на сжатие.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru