А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Циліндричний штамп
Циліндричні штампи (валики із силіконової гуми) мають ряд переваг в порівнянні з пластинами.
Пружний циліндричний штамп знаходиться під впливом осе симетричного зовнішнього зусилля. При цьому в ньому виникаютьнапруги, які і розраховуються в даній роботі. У підставі циліндричний штамп жорстко закріплений по осі z і має вільну поверхню по осі R. Інша частина поверхні циліндра вільна від напружень.
Pассмотрім контакт циліндричного штампа здвошаровим пружним підставою. Завдання розглядається в плоскій постановці.
Pассмотрім впровадження системи циліндричних штампів з плоскими підставами радіусу про (f (r) 0) в пружний півпростір.
При статичному вдавлюванні циліндричного штампа вкрихкі і пластично-крихкі породи також закономірно спостерігаються скачки руйнування, отримано до трьох стрибків. Питома енергоємність руйнування падає від стрибка до стрибка.
Pассмотрім впровадження системи циліндричних штампів з плоскими підставами радіусу a, (f (r) 0)в пружний півпростір.
Метод статичного вдавлювання циліндричного штампа з плоскою основою (метод Л.А.Шрейнера) реалізує складний напружений стан, при якому в гірській породі безпосередньо під штампом, в загальному випадку, o - i Ст2 Сг3 Ф О, і тільки наосі симетрії вдавлення GI 02 так як циліндричний штамп являє собою осесиметричних індентор. При випробуванні вдавленням штампа або іншого індентора відбувається місцевий виколи (місцеве руйнування) гірської породи під штампом і навколо нього, а зразок гірськоїпороди не руйнується, що дозволяє проводити ряд випробувань на одному зразку.
У цих роботах розглянуто контакт циліндричного штампа, коїть зворотно-поступальні рухи уздовж своєї твірної, з пружним шаром великої товщини.
Pасчетная схемаі лінії рівних значень а /р при вдавленням прямокутного штампа (ь - 025. Як і у випадку з циліндричним штампом, приймаємо, що питомий тиск однаково по всій поверхні смуги. Допущення про рівномірному навантаженні по довжині смуги дозволяє розглянутирозподіл напружень тільки в одному перерізі, перпендикулярному длінной1 осі смуги.
Найбільш зручною геометричною формою індентора є циліндричний штамп з плоскою основою. У цьому випадку не відбувається збільшення площі контакту в процесівдавлювання, яке спостерігається під час вдавлення конуса, піраміди, двогранний призми - клина і сфери.
Схема розташування зміцнених зон (а і профіль зношеної поверхні в перетині г /Г2075 (6 при ТПЗ 298 (1 т3201 12 (2 т330i 8 (3.PАссмотрім тепер інший видзміцнення поверхні циліндричного штампа кільцевої форми в плані.
Строгі рішення отримані для осесиметричних індентора (циліндричний штамп і сфера), а у випадках притупленою клина і клина з округленій вершиною додатково прийнято припущення проплоскої деформації пружного півпростору та використані рішення плоских задач.
Схема розташування плоского циліндричного штампа в масиві цементного каменю.
Якщо в нескінченний масив цементного каменю закладений плоский циліндричний штамп (рис. 7)висотою h і діаметром 2 а, то при усадці каменю порожнину, займана штампом, повинна зменшитися. Усадка викличе появу зусиль, що стискають несхильність до усадки штамп.
Pассмотрім систему N віддалених один від одного циліндричних штампів, вдавлених в пружнепівпростір на різну глибину.
Залежність енергоємності руйнування від енергії удару. Діапазон зміни енергій удару при динамічному втискуванні циліндричного штампа охоплював області малих енергій удару, при яких не відбувалося помітнихзмін у вдавлюють точці поверхні зразка породи і в області великих енергій, які кратно перевищували досягаються на практиці буріння з тим, щоб можна було оцінити не тільки досягнутий рівень ефективності руйнування гірських порід при проходці свердловини,але й перспективи механічного способу руйнування гірських порід при бурінні.
До числа контактних відноситься і задача про повороті циліндричного штампа відносно своєї осі за умови, що нормальне основу циліндра зчеплене з пружним півпростором.
Ілише після досить повного вивчення особливостей динамічного вдавлення циліндричних штампів в однорідну і добре вивчену гірську породу - мармур - ми переходили до експериментального вивчення динамічного вдавлення інших форм індентора в - клина у формізуба долота, півсфери у формі зуба штирьових доліт, а також до дослідження вдавлення в менш однорідні породи, в зволожені зразки і вивчали вдавлювання при дії ПАР.
З табл. 5 видно, що межа плинності при використанні циліндричного штампа в 2 рази,а сферичного майже в 1 4 рази більше межі текучості при застосуванні усіченого клиновидного штампа, причому усічений клин, сфера і циліндр мають рівновеликі проекції контактної поверхні при навантаженнях, відповіднихPтек.
Схема випробування (а і залежності?від д /і Ad (б при одновісному стисненні зразка гірської породи. Із названих вище методів тільки одновісний стиск і статичну вдавлювання циліндричного штампа з плоскою основою є стандартними для гірських порід.
Вперше задача про жорсткий штампі була вирішенаБуссіне-ському для випадку круглого циліндричного штампа, вісь якого нормальна до поверхні півпростору.
У табл. 7.1 наведені дані про опір деяких твердих тіл вдавленню сталевих циліндричних штампів. Слід мати на увазі, що величинаопору вдавленням залежить від діаметру і форми штампу, режими нагружения, напруженого стану навантажувати тіла до початку дії штампа та ін Тому дані табл. 7.1 слід розглядати як орієнтовні.
До вирішення контактних задач длянеоднорідного півпростору при тиску на нього круглого циліндричного штампа //приклейте.
У роботах[18, 35]вивчається плоска нестаціонарна задача про взаємодію деформованого півпростору і пружного нескінченного циліндричного штампа при наявностітепловиділення за рахунок тертя. Штамп має в плані форму параболи, вдавлюється в основу силоюPconst, прикладеної з ексцентриситетом е (у варіанті[18]е 0), і в момент часу t Про починає ковзати уздовж своєї утворюючої з постійною швидкістю. Дотичні танормальні напруження на невідомій заздалегідь майданчику стикання теплопровідних тел пов'язані залежністю ryz - fffy (f const), а в області їх взаємодії має місце неідеальний тепловий контакт.
Подібний висновок можна зробити і щодо висловлення (7.53),описує усталену форму зношеної поверхні циліндричного штампа, що взаємодіє з пружним півпростором.
При проведенні дослідів, як вказує професор Л. А. Шрейнер, для дотримання останньої умови при вдавленням циліндричногоштампа з плоскою основою достатньо взяти зразок діаметром 40 - 60 мм.
На рис. 6 а показані закономірності зміни P (z) при одиночних ударах циліндричних штампів[в мрамор при различных значениях энергии удара.
Для удовлетворения этих двух условий размеры штампов сферической и клиновидной формы были определены применительно к площади цилиндрического штампа, равной 4 15 ммг, при диаметре 2 3 мм экспериментально, путем достижения примерно равной этой площади поверхности контакта сферы и клина в точках, соответствующих пределу текучести.
По методу Л. А. Шрейнера твердость горных пород определяется путем вдавливания в образец горной породы с плоскопараллельными гранями цилиндрических штампов из высокопрочного материала.
При этом разработаны классификация горных пород по механическим свойствам и схема механизма разрушения горных пород при вдавливании цилиндрического штампа с плоским основанием под действием статических нагрузок.
При вдавливании призмы или клина с прямоугольной площадкой контакта ( так же, как и при вдавливании цилиндрического штампа) наибольших величин касательные напряжения достигают в двух зонах: на глубине г b I 2, где Ь - ширина прямоугольной площадки контакта, и на контруе.
В § 4.4 рассмотрена осесимметричная контактная задача теории упругости 5 о кручении усеченного шара жестко прикрепленным к его плоской границе круговым цилиндрическим штампом. При этом сферическая часть поверхности шара неподвижна. Построено решение задачи методом больших Л, изложенным в § 1.3, для случая, когда радиус штампа в достаточной мере меньше радиуса среза шара. Произведен расчет контактных напряжений, результаты хорошо согласуются в частных случаях с известными результатами, полученными другими способами, в том числе и авторами монографии.
В работе Д. В. Грилицкого, В. И. Паука[25]розглядається плоска стаціонарна контактна задача термопружності при наявностітепловиділення від тертя, що виникає при русі нескінченного циліндричного штампа по поверхні пружного півпростору уздовж своєї твірної.
У роботі В. М. Александрова, Е. В. Коваленко[18]розглядається плоска задача про взаємодіюлінійно-деформівного підстави загального типу, армованого по межі покриттям, з нескінченним циліндричним штампом, що рухаються уздовж своєї твірної.
Стрибкоподібний характер руйнування гірських порід спостерігається не тільки під час вдавлення в нихзагострених начонечніков, але і при вдавленням притупленою клина, циліндричного штампа та ін За допомогою швидкісної кінозйомки встановлено, що під час руйнування гірських порід шарошечні долотами впровадження зубів доліт в породу носить також стрибкоподібний характер.
При збереженні умови, що клиновидний і сферичний штампи мають рівновеликі проекції контактних поверхонь, відповідних межі плинності, межа течу честі при циліндричному штампі в 2 рази, а при сферичному майже в 1 4 рази більше межі текучостіпри усіченому конусі.
Схема випробування (а, розподіл тиску і лінії рівних значень т і /РТВ (Я при вдавленням сфери (ц 0 3. Аналіз напруженого стану в твердому тілі, проведений PM Ейгелесом, показав, що структура поля напружень під сферою така ж, як іпід циліндричним штампом, але область всебічного стиснення при вдавленням сфери значно менше, ніж при вдавленням штампа.
Графік залежності нагруз -[IMAGE ]Графік залежності навантаження. В результаті обробки отриманої на приладі УМГП-3 графічноїзалежності (е) розраховуються згідно ГОСТ 12288 - 66 наступні характеристики процесу втискування в гірську породу циліндричного штампа з плоскою основою площею 5; умовна границя плинності p0Po /S; твердість по штампу РЩPтах /5; коефіцієнт пластичності /СплощадьОЛЙС.
Наявність вологи в ядрі руйнування знижує тертя між зернами і опір на його деформування, що чітко простежується і на осцилограмах, отриманих Г. І. Васильєвим в БашНІПІнефті при динамічному втискуванні циліндричного штампа в сухий іводонасичених зразки мармуру. Тріщина відколу другого стрибка руйнування отримана при однаковому зусиллі на штамп, рівному 600 кгс, при вдавленням в сухий і в водонасичених зразки. Виколи, який вимагав занурення ядра, для сухого зразка отриманий при зусиллі на штамп 460 кгс,для водонасиченого - 400 кгс.
При розбурювання пластичних порід кращі результати дають лопатеві або шарошечні долота з клиноподібною формою зуба і двох - або трехконуснимі самоочисними шарошкамі зі зміщеними осями, які мають значнепрослизання; при розбурювання пружно-пластичних порід - шарошечні долота із зубами у вигляді циліндричного штампа, потім півсфери і клина і з шарошки з незначним прослизанням або зовсім без прослизання; при розбурювання пружно-крихких порід -шарошечні долота з напівсферичними зубами і шарошки, що не мають прослизання.
Метод статичного вдавлювання циліндричного штампа з плоскою основою (метод Л.А.Шрейнера) реалізує складний напружений стан, при якому в гірській породібезпосередньо під штампом, в загальному випадку, o - i Ст2 Сг3 Ф О, і тільки на осі симетрії вдавлення GI 02 так як циліндричний штамп являє собою осесиметричних індентор. При випробуванні вдавленням штампа або іншого індентора відбувається місцевий виколи (місцеверуйнування) гірської породи під штампом і навколо нього, а зразок гірської породи не руйнується, що дозволяє проводити ряд випробувань на одному зразку.
У роботах В. М. Александрова, Е. В. Коваленко[8]і В. М. Александрова[3]розглядаються плоска і осесиметричназадачі теорії пружності для шорсткого шару великої товщини Н (у другому випадку Н - оо) з урахуванням зношування його поверхні і тепловиділення від тертя в області контакту, що мають місце, відповідно, при русі нескінченного циліндричного штампа уздовж своєїутворює і від обертання кільцевого в плані штампа навколо осі симетрії. Передбачається, що 1) область контакту залишається незмінною протягом усього часу роботи поєднання і штамп не зношується; 2) інерційними силами, що виникають від руху штампа, можназнехтувати; 3) сила тертя і контактний тиск р зв'язані законом Амонтон-Кулона з коефіцієнтом виду (2); 4) знос поверхні основи носить абразивний характер; 5) тепловий контакт між взаємодіючими тілами ідеальний, а температурне поле в них стаціонарно.
Твердість м'яких порід вимірюється методом ВІМС. У породу вдавлюють циліндричний штамп з різними діаметром підстави приладом ДМШ-1 на глибину 10 мм. При цьому наголошується навантаження по динамометра.
Pазлічают вісім категорій грунтів в за-лежно від питомої опору різання і копання, визначуваного лабораторними методами. Pабочій орган густиноміра являє собою циліндричний штамп довжиною 100 мм із поперечним перетином 1 см2 впроваджуваний в грунт ударами вантажу вагою 1 - 2 5 кгс. Висота падіння вантажу і його вага вибираються таким чином, щоб робота удару становила 1 кгс-м.
Залежно навантаження на штамп від глибини його впровадження в мармур при різній енергії удару (за даними К.І. Вдовіна. Вивчення руйнування гірських порід при динамічному втискуванні різних індентора, виконане Н.М. Філімонова і К.І. Вдовіним, показало, що стрибкуватість руйнування характерна для крихких і пластично-тендітних гірських порід незалежно від виду індентора. Деякі результати на прикладі вдавлення циліндричного штампа розглядаються нижче.
Інша властивість рішення ізносоконтактной завдання, що дозволяє будувати наближені аналітичні залежності, полягає в тому, що розподіл по області контакту швидкості зношування в напрямку зближення тіл при певних умовах прагне в міру зношування прийняти постійне значення. На рис. а наведена схема контакту циліндричного штампа з плоскою основою ширини 2а і пружного покриття початкової товщини hQ, зчепленого з пружною півплощини і зношуються при зворотно-поступальних переміщень штампа уздовж своєї твірною. В процесі зношування контактні тиску вирівнюються і стабілізується форма зношеної поверхні, тобто реалізується сталий режим зношування.
Істотний вплив просочення водою чинить на енергоємність руйнування пористого вапняку (пористість 20%), значно змінюються при цьому й інші показники механічних властивостей . Нижче наведені результати дослідів по динамічному вдавленню циліндричних штампів діаметром 195 мм при масі ударника 1578 кг.
Для визначення і кількісної оцінки пластичності гірських порід при статичних навантаженнях використовуються різні методи і апаратура. УМГП-3 робота якого заснована на вдавлюванні циліндричного штампа з плоскою основою у породу.
Пружний циліндричний штамп знаходиться під впливом осе симетричного зовнішнього зусилля. При цьому в ньому виникаютьнапруги, які і розраховуються в даній роботі. У підставі циліндричний штамп жорстко закріплений по осі z і має вільну поверхню по осі R. Інша частина поверхні циліндра вільна від напружень.
Pассмотрім контакт циліндричного штампа здвошаровим пружним підставою. Завдання розглядається в плоскій постановці.
Pассмотрім впровадження системи циліндричних штампів з плоскими підставами радіусу про (f (r) 0) в пружний півпростір.
При статичному вдавлюванні циліндричного штампа вкрихкі і пластично-крихкі породи також закономірно спостерігаються скачки руйнування, отримано до трьох стрибків. Питома енергоємність руйнування падає від стрибка до стрибка.
Pассмотрім впровадження системи циліндричних штампів з плоскими підставами радіусу a, (f (r) 0)в пружний півпростір.
Метод статичного вдавлювання циліндричного штампа з плоскою основою (метод Л.А.Шрейнера) реалізує складний напружений стан, при якому в гірській породі безпосередньо під штампом, в загальному випадку, o - i Ст2 Сг3 Ф О, і тільки наосі симетрії вдавлення GI 02 так як циліндричний штамп являє собою осесиметричних індентор. При випробуванні вдавленням штампа або іншого індентора відбувається місцевий виколи (місцеве руйнування) гірської породи під штампом і навколо нього, а зразок гірськоїпороди не руйнується, що дозволяє проводити ряд випробувань на одному зразку.
У цих роботах розглянуто контакт циліндричного штампа, коїть зворотно-поступальні рухи уздовж своєї твірної, з пружним шаром великої товщини.
Pасчетная схемаі лінії рівних значень а /р при вдавленням прямокутного штампа (ь - 025. Як і у випадку з циліндричним штампом, приймаємо, що питомий тиск однаково по всій поверхні смуги. Допущення про рівномірному навантаженні по довжині смуги дозволяє розглянутирозподіл напружень тільки в одному перерізі, перпендикулярному длінной1 осі смуги.
Найбільш зручною геометричною формою індентора є циліндричний штамп з плоскою основою. У цьому випадку не відбувається збільшення площі контакту в процесівдавлювання, яке спостерігається під час вдавлення конуса, піраміди, двогранний призми - клина і сфери.
Схема розташування зміцнених зон (а і профіль зношеної поверхні в перетині г /Г2075 (6 при ТПЗ 298 (1 т3201 12 (2 т330i 8 (3.PАссмотрім тепер інший видзміцнення поверхні циліндричного штампа кільцевої форми в плані.
Строгі рішення отримані для осесиметричних індентора (циліндричний штамп і сфера), а у випадках притупленою клина і клина з округленій вершиною додатково прийнято припущення проплоскої деформації пружного півпростору та використані рішення плоских задач.
Схема розташування плоского циліндричного штампа в масиві цементного каменю.
Якщо в нескінченний масив цементного каменю закладений плоский циліндричний штамп (рис. 7)висотою h і діаметром 2 а, то при усадці каменю порожнину, займана штампом, повинна зменшитися. Усадка викличе появу зусиль, що стискають несхильність до усадки штамп.
Pассмотрім систему N віддалених один від одного циліндричних штампів, вдавлених в пружнепівпростір на різну глибину.
Залежність енергоємності руйнування від енергії удару. Діапазон зміни енергій удару при динамічному втискуванні циліндричного штампа охоплював області малих енергій удару, при яких не відбувалося помітнихзмін у вдавлюють точці поверхні зразка породи і в області великих енергій, які кратно перевищували досягаються на практиці буріння з тим, щоб можна було оцінити не тільки досягнутий рівень ефективності руйнування гірських порід при проходці свердловини,але й перспективи механічного способу руйнування гірських порід при бурінні.
До числа контактних відноситься і задача про повороті циліндричного штампа відносно своєї осі за умови, що нормальне основу циліндра зчеплене з пружним півпростором.
Ілише після досить повного вивчення особливостей динамічного вдавлення циліндричних штампів в однорідну і добре вивчену гірську породу - мармур - ми переходили до експериментального вивчення динамічного вдавлення інших форм індентора в - клина у формізуба долота, півсфери у формі зуба штирьових доліт, а також до дослідження вдавлення в менш однорідні породи, в зволожені зразки і вивчали вдавлювання при дії ПАР.
З табл. 5 видно, що межа плинності при використанні циліндричного штампа в 2 рази,а сферичного майже в 1 4 рази більше межі текучості при застосуванні усіченого клиновидного штампа, причому усічений клин, сфера і циліндр мають рівновеликі проекції контактної поверхні при навантаженнях, відповіднихPтек.
Схема випробування (а і залежності?від д /і Ad (б при одновісному стисненні зразка гірської породи. Із названих вище методів тільки одновісний стиск і статичну вдавлювання циліндричного штампа з плоскою основою є стандартними для гірських порід.
Вперше задача про жорсткий штампі була вирішенаБуссіне-ському для випадку круглого циліндричного штампа, вісь якого нормальна до поверхні півпростору.
У табл. 7.1 наведені дані про опір деяких твердих тіл вдавленню сталевих циліндричних штампів. Слід мати на увазі, що величинаопору вдавленням залежить від діаметру і форми штампу, режими нагружения, напруженого стану навантажувати тіла до початку дії штампа та ін Тому дані табл. 7.1 слід розглядати як орієнтовні.
До вирішення контактних задач длянеоднорідного півпростору при тиску на нього круглого циліндричного штампа //приклейте.
У роботах[18, 35]вивчається плоска нестаціонарна задача про взаємодію деформованого півпростору і пружного нескінченного циліндричного штампа при наявностітепловиділення за рахунок тертя. Штамп має в плані форму параболи, вдавлюється в основу силоюPconst, прикладеної з ексцентриситетом е (у варіанті[18]е 0), і в момент часу t Про починає ковзати уздовж своєї утворюючої з постійною швидкістю. Дотичні танормальні напруження на невідомій заздалегідь майданчику стикання теплопровідних тел пов'язані залежністю ryz - fffy (f const), а в області їх взаємодії має місце неідеальний тепловий контакт.
Подібний висновок можна зробити і щодо висловлення (7.53),описує усталену форму зношеної поверхні циліндричного штампа, що взаємодіє з пружним півпростором.
При проведенні дослідів, як вказує професор Л. А. Шрейнер, для дотримання останньої умови при вдавленням циліндричногоштампа з плоскою основою достатньо взяти зразок діаметром 40 - 60 мм.
На рис. 6 а показані закономірності зміни P (z) при одиночних ударах циліндричних штампів[в мрамор при различных значениях энергии удара.
Для удовлетворения этих двух условий размеры штампов сферической и клиновидной формы были определены применительно к площади цилиндрического штампа, равной 4 15 ммг, при диаметре 2 3 мм экспериментально, путем достижения примерно равной этой площади поверхности контакта сферы и клина в точках, соответствующих пределу текучести.
По методу Л. А. Шрейнера твердость горных пород определяется путем вдавливания в образец горной породы с плоскопараллельными гранями цилиндрических штампов из высокопрочного материала.
При этом разработаны классификация горных пород по механическим свойствам и схема механизма разрушения горных пород при вдавливании цилиндрического штампа с плоским основанием под действием статических нагрузок.
При вдавливании призмы или клина с прямоугольной площадкой контакта ( так же, как и при вдавливании цилиндрического штампа) наибольших величин касательные напряжения достигают в двух зонах: на глубине г b I 2, где Ь - ширина прямоугольной площадки контакта, и на контруе.
В § 4.4 рассмотрена осесимметричная контактная задача теории упругости 5 о кручении усеченного шара жестко прикрепленным к его плоской границе круговым цилиндрическим штампом. При этом сферическая часть поверхности шара неподвижна. Построено решение задачи методом больших Л, изложенным в § 1.3, для случая, когда радиус штампа в достаточной мере меньше радиуса среза шара. Произведен расчет контактных напряжений, результаты хорошо согласуются в частных случаях с известными результатами, полученными другими способами, в том числе и авторами монографии.
В работе Д. В. Грилицкого, В. И. Паука[25]розглядається плоска стаціонарна контактна задача термопружності при наявностітепловиділення від тертя, що виникає при русі нескінченного циліндричного штампа по поверхні пружного півпростору уздовж своєї твірної.
У роботі В. М. Александрова, Е. В. Коваленко[18]розглядається плоска задача про взаємодіюлінійно-деформівного підстави загального типу, армованого по межі покриттям, з нескінченним циліндричним штампом, що рухаються уздовж своєї твірної.
Стрибкоподібний характер руйнування гірських порід спостерігається не тільки під час вдавлення в нихзагострених начонечніков, але і при вдавленням притупленою клина, циліндричного штампа та ін За допомогою швидкісної кінозйомки встановлено, що під час руйнування гірських порід шарошечні долотами впровадження зубів доліт в породу носить також стрибкоподібний характер.
При збереженні умови, що клиновидний і сферичний штампи мають рівновеликі проекції контактних поверхонь, відповідних межі плинності, межа течу честі при циліндричному штампі в 2 рази, а при сферичному майже в 1 4 рази більше межі текучостіпри усіченому конусі.
Схема випробування (а, розподіл тиску і лінії рівних значень т і /РТВ (Я при вдавленням сфери (ц 0 3. Аналіз напруженого стану в твердому тілі, проведений PM Ейгелесом, показав, що структура поля напружень під сферою така ж, як іпід циліндричним штампом, але область всебічного стиснення при вдавленням сфери значно менше, ніж при вдавленням штампа.
Графік залежності нагруз -[IMAGE ]Графік залежності навантаження. В результаті обробки отриманої на приладі УМГП-3 графічноїзалежності (е) розраховуються згідно ГОСТ 12288 - 66 наступні характеристики процесу втискування в гірську породу циліндричного штампа з плоскою основою площею 5; умовна границя плинності p0Po /S; твердість по штампу РЩPтах /5; коефіцієнт пластичності /СплощадьОЛЙС.
Наявність вологи в ядрі руйнування знижує тертя між зернами і опір на його деформування, що чітко простежується і на осцилограмах, отриманих Г. І. Васильєвим в БашНІПІнефті при динамічному втискуванні циліндричного штампа в сухий іводонасичених зразки мармуру. Тріщина відколу другого стрибка руйнування отримана при однаковому зусиллі на штамп, рівному 600 кгс, при вдавленням в сухий і в водонасичених зразки. Виколи, який вимагав занурення ядра, для сухого зразка отриманий при зусиллі на штамп 460 кгс,для водонасиченого - 400 кгс.
При розбурювання пластичних порід кращі результати дають лопатеві або шарошечні долота з клиноподібною формою зуба і двох - або трехконуснимі самоочисними шарошкамі зі зміщеними осями, які мають значнепрослизання; при розбурювання пружно-пластичних порід - шарошечні долота із зубами у вигляді циліндричного штампа, потім півсфери і клина і з шарошки з незначним прослизанням або зовсім без прослизання; при розбурювання пружно-крихких порід -шарошечні долота з напівсферичними зубами і шарошки, що не мають прослизання.
Метод статичного вдавлювання циліндричного штампа з плоскою основою (метод Л.А.Шрейнера) реалізує складний напружений стан, при якому в гірській породібезпосередньо під штампом, в загальному випадку, o - i Ст2 Сг3 Ф О, і тільки на осі симетрії вдавлення GI 02 так як циліндричний штамп являє собою осесиметричних індентор. При випробуванні вдавленням штампа або іншого індентора відбувається місцевий виколи (місцеверуйнування) гірської породи під штампом і навколо нього, а зразок гірської породи не руйнується, що дозволяє проводити ряд випробувань на одному зразку.
У роботах В. М. Александрова, Е. В. Коваленко[8]і В. М. Александрова[3]розглядаються плоска і осесиметричназадачі теорії пружності для шорсткого шару великої товщини Н (у другому випадку Н - оо) з урахуванням зношування його поверхні і тепловиділення від тертя в області контакту, що мають місце, відповідно, при русі нескінченного циліндричного штампа уздовж своєїутворює і від обертання кільцевого в плані штампа навколо осі симетрії. Передбачається, що 1) область контакту залишається незмінною протягом усього часу роботи поєднання і штамп не зношується; 2) інерційними силами, що виникають від руху штампа, можназнехтувати; 3) сила тертя і контактний тиск р зв'язані законом Амонтон-Кулона з коефіцієнтом виду (2); 4) знос поверхні основи носить абразивний характер; 5) тепловий контакт між взаємодіючими тілами ідеальний, а температурне поле в них стаціонарно.
Твердість м'яких порід вимірюється методом ВІМС. У породу вдавлюють циліндричний штамп з різними діаметром підстави приладом ДМШ-1 на глибину 10 мм. При цьому наголошується навантаження по динамометра.
Pазлічают вісім категорій грунтів в за-лежно від питомої опору різання і копання, визначуваного лабораторними методами. Pабочій орган густиноміра являє собою циліндричний штамп довжиною 100 мм із поперечним перетином 1 см2 впроваджуваний в грунт ударами вантажу вагою 1 - 2 5 кгс. Висота падіння вантажу і його вага вибираються таким чином, щоб робота удару становила 1 кгс-м.
Залежно навантаження на штамп від глибини його впровадження в мармур при різній енергії удару (за даними К.І. Вдовіна. Вивчення руйнування гірських порід при динамічному втискуванні різних індентора, виконане Н.М. Філімонова і К.І. Вдовіним, показало, що стрибкуватість руйнування характерна для крихких і пластично-тендітних гірських порід незалежно від виду індентора. Деякі результати на прикладі вдавлення циліндричного штампа розглядаються нижче.
Інша властивість рішення ізносоконтактной завдання, що дозволяє будувати наближені аналітичні залежності, полягає в тому, що розподіл по області контакту швидкості зношування в напрямку зближення тіл при певних умовах прагне в міру зношування прийняти постійне значення. На рис. а наведена схема контакту циліндричного штампа з плоскою основою ширини 2а і пружного покриття початкової товщини hQ, зчепленого з пружною півплощини і зношуються при зворотно-поступальних переміщень штампа уздовж своєї твірною. В процесі зношування контактні тиску вирівнюються і стабілізується форма зношеної поверхні, тобто реалізується сталий режим зношування.
Істотний вплив просочення водою чинить на енергоємність руйнування пористого вапняку (пористість 20%), значно змінюються при цьому й інші показники механічних властивостей . Нижче наведені результати дослідів по динамічному вдавленню циліндричних штампів діаметром 195 мм при масі ударника 1578 кг.
Для визначення і кількісної оцінки пластичності гірських порід при статичних навантаженнях використовуються різні методи і апаратура. УМГП-3 робота якого заснована на вдавлюванні циліндричного штампа з плоскою основою у породу.