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AE法岩石应力丈量中试机晃悠量题目

宣布日期:2017-05-06 10:39    阅读次数:次

摘 要:声发射法岩石影象应力丈量中,定区测试的对称搅扰旌旗灯号来自试样端面的磨擦。经由进程丈量试样加压进程中试台晃量及其变更,可领会试样端面磨擦引发AE搅扰旌旗灯号的响应巨细及其变更。实测成果显现试样加压的初始阶段,试台晃量及响应搅扰旌旗灯号皆最为较着。连系以后测试程度,笔者给出了降服对称搅扰旌旗灯号的方式和看法。

关头词:声发射;古应力;地应力;凯瑟效应;液压式全能尝试机

1 题目的提出
声发射(简称AE)法岩石应力丈量中,对岩石试样施加外加压应力时,试样与压力机(或全能尝试机———简称试机)高低压头的高同轴度是对试样施加平均外加压应力的保证。为此,笔者曾在岩石试样中部统一程度面上粘贴互成180°的两个电阻应变计,并在与岩石试样统一岩性的岩石上粘贴温度弥补用的电阻应变计作半桥毗连,用数字式静态应变仪丈量试样双方在加载时的应变量,用以判定试样是不是蒙受平均外加压应力。若不平均,调剂带有半球面的下压头使之尽能够平均。在此底子上,为保证同轴度又便于压头调剂,特地研制了同轴度调剂器(简称扶正器),使得岩石试样较好的蒙受平均轴向载荷。
可是,老是发明施加一个报酬先存应力后,接着观凯瑟效应[1](即Holcomb[2]所称的室内凯瑟效应“laboratory Kaiser effect”)丈量,即便利用扶正器并接纳定区测试的方式,在对岩石试样作测试时,第二次加载的初始阶段,偶然还会显现较较着的声发射旌旗灯号;别的,卸载时经常会俄然显现相称强的声发射旌旗灯号,而四周环境并不存在搅扰源。因为定区测试固然能解除定区外的噪声搅扰,却不能解除定区外对称旌旗灯号的搅扰,阐发对称搅扰旌旗灯号的来历,固然接纳了一些减小端面磨擦的有用办法,是不是依然为高低压头与试样高低端面的磨擦所发生?因为扶正器高低端面不平行度偏差是2μm,天然高低压头不平行度偏差不能够优于2μm,而岩石试样普通只能加工到高低端面不平行度偏差3~4μm的程度(最高程度也只到达2μm),当试样上端面打仗到上压头起头加压时,试样上端面与上压头面的不平行度偏差上限可达5~6μm。故当试样起头加上压力时,处在试台上的下压头的半球面必然会调剂其在球面座中的地位,力求使试样轴线与高低压头同轴。是以,致使下压头的半球面在球面座内发生挪动直接引发试样端面与压头端面发生磨擦。试机任务时液压油的动摇会引发震撼,固然试机接纳了多种防震办法,作者别离以声发射探头附着于上压头和试台上,领受到的AE旌旗灯号仍跨越凡是岩石试样在加载进程中发生的AE旌旗灯号强度。申明震撼的低频噪声固然经由进程声发射仪的参数挑选可予以解除,但是震撼引发AE探头打仗面的磨擦依然存在。由此推知,这震撼必然反应为试台晃悠,从而直接引发试样端面的磨擦。别的,任务油缸内的任务活塞与缸壁空隙在任务进程中不能够坚持稳定。一样会形成试机在加载进程中试台发生晃悠,又直接致使试样端面的磨擦。
是以提出如许的题目,既然在对试样加载作AE法岩石影象应力丈量的进程中,诸多身分反应为试机试台的晃量,那末晃悠量事实有多大?在加载进程中若何变更?而该变更又是不是存在必然的纪律?该变更与AE旌旗灯号变更是如何的对应干系?
2 尝试机试台的晃悠量测试
2·1 测试前的筹办
2·1·1 千分表触头触压地位处不平坦度丈量 测试是在WE-30型液压式全能尝试机上遏制的。该机有300kN、150kN和60kN三个量程,尝试选用60kN档。将一个直径30mm高60mm高低两头面不平行度偏差3μm的岩石试样,安顿在试机下压头的中间部位,经扶正器扶正后试样轴线与高低压头轴线有较好的同轴度。将试台下降到试样上端面与上压头打仗并显现有0·2kN压力,立柱刻度显现指针处在246mm处。开启回油阀使试台着落必然尺寸封闭回油阀,取下试样,起动试机,翻开送油阀使试台地位升至立柱刻度显现指针处在248mm处,封闭送油阀、封闭试机(即遏制油泵机电)使试台地位临时锁定。将一只千分表装配在一个磁力表座的卡杆上。磁力表座卡在试机的右支柱上,地位恰靠在右支柱上的操纵机电的电钮盒上方。表座下面再加压一个磁力表座,以防止表座有任何挪动。调理表座卡杆地位使千分表触头触压到试台夹持装配的闭口板(右边板)上,调剂千分表使表盘处于程度,并使千分表指针与一刻度线重合。在关机环境下开启回油阀使试台地位由248mm处下降至245mm处,对千分表触头触压地位处3mm规模内的不平坦度遏制丈量,千分表读数无任何变更,故可估量其不平坦度小于0·1μm。起动试机使送油阀的送油量与凡是测试时的送油量近于分歧,让试台在245mm~248mm规模起落,则原与千分表刻度线重合的指针显现有可辩的摆布挪动,即约有±0·1μm的变更。这申明试机空载进程中试台本身就发生晃量,只不过试样蒙受压力后,试样加压丈量进程中试台下降规模远小于1mm,并且已对试样施加压力致使其晃量更低于0·1μm的变更罢了。
2·1·2 加力规模选定 因为作者首要利用60kN这一档位,固然按照计量部分对作者所用试机检定成果,准予该机作计量利用。但显现该档位的变更性10kN时为0·8%, 20kN时为0·45%, 30kN~60kN规模不跨越
0·1%,测试规模选定在0~20kN。
2·2 测试
将?30×60mm花岗岩试样由0kN加压至20kN,尔后压力降至0kN (试样与上压头脱开,空隙1mm摆布),再升至20kN频频3次,对加载和卸载进程试台晃悠量遏制丈量,测值列347第4期丁原辰等: AE法岩石应力丈量中试机晃悠量题目于表1。
注重:表1中加载力为0时,指试样已与上压头脱开,离上压头约1mm空隙;表中“-”表现该压力未测。为保证千分表有恰当的触点加载力,肇端读数选为40·0 (μm),表中某正值(如1·8),指40·0加上该值(如
40·0+1·8);表中某负值(如-1·8),指40·0减去该值(如40·0-1·8)。

1510105041-0

2·3 测试成果申明
在第一和第二次下降加载力丈量时,加载力由0kN升至0·2kN时,固然装备所限估测的0·1μm晃量不够精确,但晃量的发生是确实的,因为千分表指针处在40μm刻度线上稍有偏离较易区分。第三次作下降加载力丈量时,加载力节制不妥由0突升至1·2kN,此时千分表读数由0渐变到了-1·8,把加载力退回到0·2kN后以较平均的速度加载至20kN,千分表读数坚持-1·8μm稳定。由表1可见,三次丈量皆显现加载力由0·2~20kN时,试台无较着可辨的晃量。此中第一次加载丈量时,由0·2kN升至0·4kN千分表读数由-0·1变为-0·2,在偏差规模内。
但是,降载丈量时环境就差别了。由20kN降至0kN进程中,千分表读数变更(即试台晃量)升沉较着,仿佛无较着纪律可言。实在不然,阐发降载时操纵回油阀的进程,能够发觉每当翻开回油阀,加载力从20kN降至15kN进程时,试台晃量较大。每当降载至必然程度降载下降太慢或不再下降,为了使力进一步下降而开大回油阀时,试台晃量又显现一次渐变。表1中第一和第二次降载丈量成果,便是因为由15kN降至5kN每5kN将回油阀调大一次所致使。5kN降至0kN未再动回油阀,加载力迟缓下降,试台无可辨晃量。第三次降载测
量时,回油阀回油量居心一会儿开大,降至5kN之前不再动它,是以就显现了与第一次和第二次降载丈量相反的成果,只在加载力从20kN降至15kN进程时,试台晃量较大,而15kN降至5kN进程中试台无较着可辨的晃量, 5kN降至0kN时,因为又将回油阀调大、调小各一次,使得在这一降载规模内,试台又显现较大晃量。
3 丈量成果会商
丈量成果显现由0kN升至0·2kN时,试台有可辨晃量。是以,不管对试样作第几回加载时,在这一加载规模内显现的声发射旌旗灯号毫不能解除试台晃量的影响身分。但尔后从0·2kN升至20kN,千分表读数坚持稳定,即试台无较着可辨的晃量。应当指出因为位移丈量装备精度的限定,作者的尝试测试仍是粗拙的。因为千分表每变一小格表现变更0·001mm即1μm,而测得的变更量多在1μm之内。固然作者利用缩小镜细心区分一小格之内指针的地位变更,但事实成果肉眼区分偏差也只能节制在0·3格(0·3μm)摆布,事实0·1μm乃至更低的试台晃量对岩石试样声发射旌旗灯号存在多大的影响,因为作者以后对如许的细小晃量没法丈量,故其与岩石试样声发射旌旗灯号的对应干系没法成立,是以尚不能判定其响应影响程度。就今朝丈量精度而言,其响应影响程度尚难发觉。因为试样高低端面的不平行,对试样加载时出格是加载的初始阶段,下压头的半球面在球面座内地位的调剂对AE旌旗灯号影响是存在的,反应在必然程度上试台的晃量也在所不免。不然Momayez等[3]也不会给出试样不平行度偏差0·001mm (1μm),如许高的目标。较着0·2~20kN这一加载规模内,岩石试样声发射旌旗灯号受试台晃量的影响,绝对0~0·2kN规模时大为减小;并且尝试证明若测试时特地使某加载力坚持一段时候(比方几分钟)稳定,则这段时候内仪器领受不到AE旌旗灯号,这申明对普通环境而言,震撼的影响从测试手艺上可削减到予以疏忽的程度。就声发射法岩石影象应力丈量精度而言,加载力的变更性起主要影响感化。
基于上述测试成果,为尽能够下降端面磨擦发生的对称搅扰旌旗灯号,笔者提出下述方式和看法: (1)不管利用试机哪一个档位,先将试样压至2格再退回至0·5~1格之内(不可退至0,特别不能够使试样与压头脱开),频频屡次直至AE旌旗灯号不再显现,而后起头加载丈量。如许能够使下压头在半球面座内调剂到最好的状况,从而大大减小反应为试台晃量的试样高低端面的磨擦,进而极大地减小定区丈量时加载初始阶段来自试样高低端面磨擦致使的对称搅扰旌旗灯号。(2)进步试样加工精度,下降试样端面不平行度和不垂直度偏差也是减小端面磨擦的有用路子。(3)因为试样不平行度偏差不可防止,利用“二点五通道”不管对解除加载时发生的仍是来自外界的对称搅扰旌旗灯号都是最有用的办法。但是笔者所用国产4010系列声发射仪的“二点五通道”,在岩石试样长度(50~70mm)规模内不起感化。限于篇幅对此不再会商。(4)降载丈量成果能够获得如许的启迪:减小送油量或回油量的动摇,可下降试机试台的晃量,由此引发的试样高低端面磨擦致使的对称搅扰旌旗灯号也就随之下降。是以出声发射法岩石影象应力丈量时,对试样迟缓而又平均的加载是非常须要的,特别利用液压式试机更是必须如斯。据文献[4]得悉,对白云质大理岩试样而言,匀加载速度取(0·065±0·002) MPa/s为好。匀加载速度越低,减小压力动摇的影响越有保证。Rudajev等[5]为减小压力动摇的影
响,作砂岩的声发射研讨时,所取匀加载速度低达0·0000833MPa/s,可见为保证丈量精度而言可不用过量斟酌匀加载速度的上限。
别的,最近几年来国际已批量出产的电子全能尝试机,因为加载无需液压,故底子不存在液压动摇题目,并且加载进程中变更档位也较便利,用于声发射法岩石影象应力丈量应当是抱负的装备之一。
4 竣事语
为了降服试机试台晃量对AE丈量的影响,笔者曾研制了公用消晃扶正器,与利用普通扶正器,压2格退回至0·5~1格间再加载的测试方式比拟,就现有测试程度而言,虽有用果但并不较着。

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