SU1696921A1

SU1696921A1 - Method for determining index of stress concentration of granular materials

Info

Publication number: SU1696921A1
Application number: SU894722768A
Authority: SU
Inventors: Юрий Евгеньевич Прошунин; Юлия Владимировна Шабаршова; Валентина Зиновьевна Николаева; Анатолий Васильевич Каталымов; Павел Изотович Лукьянов
Original assignee: Кузнецкий Филиал Восточного Научно-Исследовательского Углехимического Института
Priority date: 1989-07-08
Filing date: 1989-07-08
Publication date: 1991-12-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и позвол ет определ ть коэффициент распределительной способности сыпучих материалов. Цель изобретени - повышение достоверности определени величины коэффициента распределительной способности сыпучих материалов, Дл этого после формировани сло исследуемого материала в полусферической камере его под- прессовывают, затем к материалу прикладывают испытательную нагрузку через штампы различных диаметров, замер напр жений осуществл ют непосредственно в слое сыпучего материала на рассто нии 0,2-0,4 радиуса полусферической камеры от ее внутренней поверхности вдоль вертикальной оси симметрии. Коэффициент распределительной способности получают экстрапол цией при стремлении к нулю площади штампа. 1 ил. ш w ЁThe invention relates to a measurement technique and allows the determination of the distribution coefficient of bulk materials. The purpose of the invention is to increase the reliability of determining the value of the coefficient of distribution capacity of bulk materials. a distance of 0.2-0.4 of the radius of the hemispherical chamber from its inner surface along the vertical axis of symmetry. The distribution coefficient is obtained by extrapolation when the die area tends to zero. 1 il. w w Ё

Description

Изобретение относитс к измерительной технике.This invention relates to a measurement technique.

Цель изобретени - повышение достоверности результатов с путем учета сил тре- ни между поверхностью сыпучего материала и штампом.The purpose of the invention is to increase the reliability of the results by taking into account the forces of the trap between the surface of the bulk material and the stamp.

На чертеже показана схема устройства дл реализации способа.The drawing shows a diagram of the device for implementing the method.

Устройство дл реализации способа содержит станину 1, на которой укреплена по- лусферическа камера 2 с сыпучим материалом 3. На сыпучий материал устанавливают нагрузочное приспособление 4 со сменным штампом 5. Напр жение, возникающее в материале после приложени к нему нагрузки, при помощи тензодатчика 6 фиксируетс на измерительном приборе.A device for implementing the method comprises a base 1, on which a hemispherical chamber 2 with a bulk material 3 is fixed. Load device 4 with a replaceable die 5 is installed on the bulk material. on the measuring device.

Способ определени показател концентрации напр жений сыпучих материалов осуществл етс следующим образом.The method for determining the stress concentration index of bulk materials is carried out as follows.

Расчетом установлено, что исследуемое вещество (угольна шихта) подвергаетс уплотнению при давлении 1,0 КПа. Определение показател концентрации напр жений при этом уплотн ющем давлении производ т следующим образом. Угольную шихту 3 загружают в полусферическую камеру 2. На горизонтальную поверхность материала (после разравнивани ) устанавливают круглую пластину дл подпрессовывани . Диаметр ее несколько меньше диаметра полусферы дл обеспечени кругового зазора , гарантирующего отсутствие контакта пластины со стенками камеры. Вес пластиON Ю О Ю ЮThe calculation established that the test substance (coal charge) undergoes compaction at a pressure of 1.0 KPa. The determination of the stress concentration index at this compaction pressure is carried out as follows. The coal charge 3 is loaded into the hemispherical chamber 2. A round plate is placed on the horizontal surface of the material (after leveling) for pressing. Its diameter is somewhat smaller than the diameter of the hemisphere to provide a circular gap that ensures that the plate does not contact the walls of the chamber. Weight of plastic ON Yu O Yu Yu

ны соответствует подпрессовывающей нагрузке 1 КПа.This corresponds to the prepressing load 1 kPa.

После завершени процесса уплотнени (около 10 мин) пластину снимают с поверхности сыпучего материала. Далее к ней прикладывают испытательную нагрузку поочередно через штампы различных размеров . Измерение напр жений осуществл ют на уровне внутренней поверхности полусферической камеры, а также в слое шихты на рассто ни х 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 радиуса полусферической камеры от ее внутренней поверхности вдоль вертикальной оси симметрии.After completion of the compaction process (about 10 minutes), the plate is removed from the surface of the bulk material. Next, a test load is applied to it alternately through dies of various sizes. Stress measurements are carried out at the level of the inner surface of the hemispherical chamber, as well as in the charge layer at distances of 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5 radius of the hemispherical chamber from its inner surface along the vertical axis of symmetry.

При увеличении площади штампа, через который прикладываетс одна и та же посто нна по величине испытательна нагрузка , величина измер емых напр жений должна закономерно снижатьс . Данные измерений показывают, что значени напр жений , замер емых на уровне внутрен- них поверхностей полусферы и на относительно небольшом рассто нии от нее, не подчин ютс этой фундаментальной закономерности, а измен ютс скачкообразно и хаотично. Аналогичным образом измен ютс и определ емые по ним величины показател концентрации напр жений. Это позвол ет сделать вывод о том, что на уровне внутренней поверхности полусферы и в относительной близости от нее действуют случайным (завис щим от параметров используемой установки) образом перераспределенные напр жени , поэтому использовать их дл расчета показател концентрации напр жений не следует.With an increase in the area of the stamp through which the same constant test load is applied, the magnitude of the measured stresses should be regularly reduced. Measurement data shows that the values of stresses measured at the level of the inner surfaces of the hemisphere and at a relatively small distance from it, do not obey this fundamental pattern, but change abruptly and randomly. Similarly, the values of the stress concentration index determined by them are changed. This allows us to conclude that at the level of the inner surface of the hemisphere and in relative proximity to it act randomly (depending on the parameters of the installation used) image redistributed stresses, so they should not be used to calculate the stress concentration index.

С ростом рассто ний от места замера до внутренней поверхности полусферы в интервале (0,2-0,4)R величины замер емых на- пр жений закономерно снижаютс при увеличении площади штампа, через который приложена нагрузка, а-рассчитанные по ним значени коэффициента распределенной способности стабилизируютс практически на одном уровне. При увеличении рассто ни от 0,4 радиуса полусферы и выше слой сыпучего материала (толщина которого по оси замера существенно снижалась) становимс непрочным, штампы проваливаютс в него, не дава возможности получить достоверные результаты. Замер напр жений целесообразно производить на рассто нии 0,2-0,4 радиуса полусферы от ее внутренней поверхности.As the distance from the measurement point to the inner surface of the hemisphere increases in the interval (0.2-0.4) R, the magnitudes of the measured stresses naturally decrease with increasing die area, through which the load is applied, and the coefficients calculated from them abilities stabilize at almost the same level. With an increase in the distance from 0.4 to the hemisphere radius and above, the layer of bulk material (the thickness of which along the measuring axis decreased significantly) becomes fragile, the punches fall into it, without giving a chance to get reliable results. It is advisable to measure voltages at a distance of 0.2-0.4 of the radius of the hemisphere from its inner surface.

Показатель концентрации напр жений определ ют по формулеThe stress concentration index is determined by the formula

vv

ln(1-Gz/q) 1 ln (1-gz / q) 1

7+ (a/Z7+ (a / z

где Z - рассто ние от точки замера до центра штампа, м;where Z is the distance from the measurement point to the center of the stamp, m;

а - радиус штампа, м;a is the radius of the stamp, m;

q - испытательное напр жение, Па;q — test voltage, Pa;

Gz - напр жение, возникающее в слоеGz - voltage occurring in the layer

материала, Па.material, Pa.

При анализе экспериментальных данных видно, что величина показател концентрации напр жений при увеличенииWhen analyzing the experimental data, it is clear that the magnitude of the stress concentration index with increasing

диаметра штампов закономерно возрастает , что объ сн етс вли нием сил трени по поверхности контакта штамп-сыпучий материал . Чтобы исключить вли ние этого фактора , и получить значение показател the diameter of the stamps increases regularly, which is explained by the influence of friction forces on the contact surface of the stamp-bulk material. To eliminate the influence of this factor, and get the value of the indicator

концентрации напр жений, вл ющеес характеристикой самого сыпучего материала, без учета этих сил, необходимо получить это значение дл штампа, площадь которого, а следовательно, и величина сил трени достаточно мала.stress concentration, which is a characteristic of the bulk material itself, without taking these forces into account, it is necessary to obtain this value for a punch, the area of which, and hence the amount of friction force, is rather small.

В общем случае при невозможности использовани штампов достаточно малой величины (дл непрочных материалов) и значительных величин испытательных нагрузок аппроксимируют зависимость коэффициента распределительной способности линейной функциейIn the general case, when it is impossible to use dies of a sufficiently small size (for fragile materials) and significant values of test loads, the dependence of the distribution coefficient of a linear function approximates

v A+B-S, где S - площадь штампа;v A + B-S, where S is the stamp area;

А и В - эмпирически полученные величины .A and B are empirically derived values.

За окончательное значение показател принимают его величину при площади штампа, стрем щейс к нулю.For the final value of the indicator take its value when the area of the stamp tends to zero.

Claims

Invention Formula

The method of determining the stress concentration index of bulk materials, including the formation of a layer of the test material in a hemispherical

chamber, application of test load through a round die and measurement of mechanical stress in bulk material, characterized in that, in order to increase the reliability of the results by taking into account the friction forces between the surface of the bulk material and the die, in addition to applying the test load applied through dies of various diameters, wherein the measurement of mechanical stresses is performed in the layer of bulk material located at a distance Z from the innermost hemispherical camera surface on a vertical axis

symmetry determined from the ratio

Z (2.0 ... 0.4) R.

where R is the radius of the hemispherical chamber, and for each stamp the experimental indicator of the concentration of Vic stresses is determined by the formula:

r ln (1-Gz / q)

In (. 1)

+ (3/2) 2

where Z is the distance from the point of voltage measurement to the center of the stamp;

a is the radius of the stamp;

q - test pressure;

k - stamp number;

Gz-measured stress in the layer of bulk material, then a graphical approximation of the experimental

values of stress concentration indices in accordance with the function VK - f (S), where S is the stamp area, the stress concentration index of the bulk material is determined at S 0 according to the approximation graph.