Контрольні запитання

1. Як зміниться міцність на стиск, якщо торці зразка непаралельні?

2. Якщо один із торців буде мати випуклу форму, то як це вплине на результати визначення міцності на стиск?

3. Як визначати міцність на розтяг, маючи зразок кубічної форми?

4. Чи можна визначити методом розколювання міцність на розтяг, маючи зразок у вигляді тонкої пластини?

5. У чому переваги і недоліки бразильського методу визначення міцності на розтяг?

6. Як зміняться результати визначення міцності на розтяг, якщо створювати навантаження через клини, розташовані на одній осі?

7. Як в цій роботі визначається величина руйнівного навантаження?

8. По скількох поверхнях відбувається руйнування взірця при випробуванні на зріз?

9. Чому для гірських порід має місце нерівність s_ст > _зс >s_зг >s_р ?

10. Як визначити s_зг , використовуючи гідравлічний прес?

Література: [1], стор. 30 −32;стор. 36–40; [2] стор. 41 −50.

Лабораторна робота № 3 втискування клина в метал і гірську породу

Мета роботи: Вивчення характеру деформування гірської породи при втискуванні в неї загостреного індентора.

Теоретичні відомості

При втискуванні клина з кутом при вершині 60 в метали (пластичні тіла) безпосередній контакт між конусом і металом зберігається по всій глибині при будь-якому навантаженні, оскільки в цьому випадку немає крихкого руйнування, а утворення лунки відбувається за рахунок пластичного витіснення металу (рис. 3.1 а).

а)	б)
Рисунок 3.1 – Залежність глибини занурення h від навантаження Р при втискуванні клина

При втискуванні клина в гірські породи спочатку також відбувається пластичне деформування (рис. 3.2, а). Цьому відповідає початкова ділянка на графіку (рис. 3.1, б), на якій глибина втискування пропорційна навантаженню до значення h₀ (початкова ділянка на графіку). При подальшому збільшенні навантаження глибина втискування зростає різко, стрибками. За рахунок крихкого руйнування під конусом (рис. 3.2 б); занурення конуса відбувається при навантаженні, дещо більшому від Р₀.

При подальшому втискуванні за рахунок пружної та пластичної деформацій глибина занурення зростає дуже повільно, а потім наступає другий стрибок руйнування і т.д. Порода під конічним наконечником сколюється під кутом, більшим за 120^о. Цей кут називають природним кутом сколювання.

Таким чином, процес руйнування гірських порід при втискуванні загострених інденторів відбувається стрибками. При цьому кожен наступний стрибок більший за попередній. Це пояснюється тим, що із збільшенням глибини втискування площа контактної поверхні також зростає.

В

имірювати контактні тиски можна лише в межах початкової ділянки до h₀. Опір втискуванню р_вт визначають як відношення навантаження Р до площі поверхні відбитку F

. (3.1)

П

Рисунок 3.2 – Характер руйнування гірської породи при втискуванні конічного індентора

ри значеннях, більших за h₀, визначити величину опору не можна, бо невідома площа істинного контакту між конусом і породою (контактування відбувається не по всій глибині втискування – рис. 3.2. б). Наявність початкового пластичного деформування гірських порід при втискуванні клину, дає змогу при малих навантаженнях отримувати чіткі малі відбитки і вимірювати їх площу, що і використовується при визначенні мікротвердості.

У цій роботі треба визначити характер деформування металу і гірської породи при втискуванні конуса з кутом при вершині 60

Прилади і матеріали для проведення роботи

Ручний прес, клин, штангенциркуль, індикатор переміщень, направляюча втулка, взірці − гірської породи і алюмінієвий.

Опис приладів

Лабораторна робота виконується на гідравлічному пресі з індикатором деформації (рис. 3.3). Детальний опис конструкції преса наведені в лабораторній роботі №2.

Порядок виконання роботи

1. На столику плунжера 13 встановлюють дослідний взірець 14 (алюміній), а на нього всередині направляючої втулки ставлять клин 18.

2. Підіймають плунжер із зразком до торкання верхньої основи конуса з упором 19. Стежачи за манометром, зупиняють хід плунжера при відхиленні стрілки манометра на 2 поділки (0,2 МПа). Це те значення тиску, що потрібне для підняття столика із зразком і усунення всіх зазорів і люфтів.

1 – корпус; 2 – великий циліндр; 3 – малий циліндр; 4 – поршень; 5 – плунжер; 6 – важіль; 7 – опора; 8 – бачок; 9 – всмоктувальний клапан; 10 – нагнітальний клапан: 11 – канал; 12 – манометр; 13 – столик плунжера; 14 – взірець; 15 – опорна плита; 16 – штанги; 17 – кран; 18 – конус; 19 – упор; 20 – індикатор переміщень

Рисунок 3.3 – Схема гідравлічного преса з індикатором переміщень

3. Опускаючи індикатор деформації 20, встановлюють

його ніжку на поверхні зразка. Щоб усунути всі люфти продовжують повільно опускати індикатор, поки стрілка на його шкалі не повернеться на один-два оберти. Після цього закріплюють індикатор.

4. Встановлюють шкалу індикатора так, щоб його стрілка показувала 0.

5. Збільшують тиск на одну поділку манометра, рахуючи від умовного нуля, беруть відлік по шкалі індикатора і записують в робочий журнал (табл. 3.1).

6. Продовжують дослід в тій же послідовності, тобто створюють навантаження ступенями, через кожну поділку манометра, по шкалі індикатора визначають деформацію, і всі отримані дані записують в робочий журнал. Граничний тиск вказує викладач.

7. Зареєстровані тиски перераховують у навантаження за формулою (3.1).

, (3.1)

де p – тиск в циліндрі, Па;

d_пл – діаметр плунжера, м.

8. Аналогічно п.п. 1 – 7 втискують конус у гірську породу.

9. Результати експериментів записують в робочий журнал за формою, яка наведена в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Результати експериментів

№ п/п	Тиск р, Па	Навантаження Р, Н	Деформація (глибина занурення клина), мкм .
			метал	гірська порода

10. На міліметровому папері будують графіки втискування конуса в алюміній і гірську породу в координатах: Р − h (по осі ординат – глибина занурення клина h в мкм, по осі абсцис – навантаження Р в Н).

Графіки слід будувати на одному координатному полі.