Обоснование и разработка методов и средств контроля напряжений в массиве на основе эффектов памяти в композиционных материалах

• Автор: Николенко, Петр Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД
1.1 Роль информации о напряженном состоянии массива пород для
обеспечения эффективности и безопасности горных работ, строительства и эксплуатации подземных сооружений
1.2 Современные методы контроля напряженно-деформированного
состояния массива горных пород
1.2.1 Общая классификация методов оценки НДС массива
1.2.2 Геологические методы оценки НДС массива горных пород
1.2.3 Геомеханические методы оценки НДС массива горных пород
1.2.4 Геофизические методы оценки НДС массива горных пород
1.3 Методы контроля на основе эффектов памяти в горных породах
1.4 Выводы и постановка задач исследования
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЯВЛЕНИЯ АКУСТИКОЭМИССИОННОГО ЭФФЕКТА ПАМЯТИ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
2.1 Разработка установки для проведения экспериментальных исследований
2.2 Закономерности проявления акустико-эмиссионного эффекта памяти в эпоксидной смоле с кварцевым заполнителем
2.3 Закономерности проявления акустико-эмиссионного эффекта памяти в текстолите марки ПТК

2.4 Закономерности проявления акустико-эмиссионного эффекта памяти в пьезокерамике
2.5 Выводы
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ НДС МАССИВА,
ОСНОВАННЫХ НА ПРИМЕНЕНИИ АКУСТИКО-ЭМИССИННОГО ЭФФЕККТА ПАМЯТИ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
3.1 Метод контроля напряжений на основе проявления АЭЭП в эпоксидной смоле с кварцевым заполнителем
3.2 Компьютерное моделирование реализации способа контроля напряжений на основе проявления АЭЭП в эпоксидной смоле с кварцевым заполнителем
3.3 Метод контроля критических напряжений на основе проявления
АЭЭП в текстолите ПТК
3.4 Метод контроля напряжений на основе проявления акустикоэмиссионного эффекта памяти в пьезокерамике
3.5 Обоснование алгоритма интерпретации акустико-эмиссионных
измерений при использовании АЭЭП для контроля напряжений в массиве горных пород
3.6 Выводы
4 АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИе КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЕГО РАБОТОСПОСОБНОСТИ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
4.1 Аппаратурное обеспечение метода контроля напряжений на
основе АЭЭП в эпоксидной смоле с кварцевым заполнителем

4.2 Аппаратурное обеспечение метода мониторинга критических уровней напряжений на основе АЭЭП в текстолите ПТК
4.3 Первичный преобразователь напряжений на основе АЭЭП в пьезокерамике
4.4 Разработка методического обеспечения контроля напряженно-деформированного состояния массива пород с использованием АЭЭП в исследованных композиционных материалах
4.4.1. Методические рекомендации по контролю НДС массива с использованием АЭЭП в эпоксидной смоле с отвердителем и кварцевым заполнителем
4.4.2 Методические рекомендации по контролю НДС массива с использованием АЭЭП в текстолите ПТК
4.4.3 Методические рекомендации по контролю НДС массива с использованием АЭЭП в пьезокерамике
4.6 Испытания разработанных средств контроля напряженно-деформированного состояния массива горных пород
4.6.1 Натурные испытания разработанного метода контроля НДС массива на основе АЭЭП в эпоксидной смоле с отвердителем и кварцевым заполнителем
4.6.2 Натурные испытания разработанного метода контроля критических напряжений на основе АЭЭП в текстолите ПТК
4.6.3 Лабораторные испытания метода контроля критических напряжений на основе АЭЭП в пьезокерамике
4.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Таблица 1.2 - Закономерности проявления АЭЭП в горных породах
№ п.п. Закономерность АЭЭП в горных породах Варианты использования закономерности для оценки НДС
1 При одноосном сжатии породы, ранее испытавшей трехосное нагружение, эффекты памяти имеют место при отклонении оси одноосного сжатия от направления максимального действовавшего ранее главного напряжения О] не более чем на 5-КГ. Возможность определения направления максимального главного напряжения in situ по результатам испытания серии образцов
2 В случае напряженного состояния вида с3 < сц = о2 (все напряжения - сжимающие) горной породы, испытавшей ранее трехосное неравнокомпонентное нагружение (ai > о2> о3> 0), эффекты памяти имеют место при отклонении осей а3 в двух рассматриваемых циклах нагружения не более чем на 5“ - КГ Возможность определения направления а3 по результатам испытаний серии образцов, ориентированных в различных направлениях
3 Если при обобщенном растяжении породы, ранее (в предшествующем цикле) находившейся в условиях трехосного нагружения, эффект памяти проявляется одинаково хорошо во всех направлениях, перпендикулярных оси предшествующего цикла, то это означает, что напряженное состояние в таком цикле было осесимметричным. Возможность производить предварительную оценку вида напряженного состояния в исследуемом массиве.
4 При трехосном осесимметричном пропорциональном нагружении (о, > о2 = о3, а,/о3 = const) горной породы, испытавшей в предшествующем цикле трехосное осесимметричное напряженное состояние, наиболее четкие эффекты памяти имеют место при совпадении отношений сц/сз в таком цикле и в тестовом нагружении. При этом значения аь о3, при которых отмечаются эффекты памяти в тестовом цикле, равны соответствующим значениям (в 1 цикле). Возможность получения количественных характеристик напряжений в массиве по результатам лабораторных испытаний образцов, ориентированных в направлении действия сц в массиве, с различными значениями отношения сц/оз при лабораторном нагружении
5 При одноосном нагружении горной породы, испытавшей в предшествующем циклетрехосное осесимметричное сжатие (0[ > с2 = о3 > 0), эффекты памяти имеют место при достижении величиной одноосного сжимающего напряжения значения о -(к+1) <з3, действовавшего в предшествующем цикле (тестовое одноосное нагружение проводится в направлении сц в I цикле). Возможность определения максимального главного напряжения си in situ при известном минимальном напряжении а3
6 При осесимметричном тестовом нагружении породы (ai > а2 = а3), в условиях постоянного значения а3 и монотонно возрастающей разности главных напряжений (ог о3), при условии равенства значений а3 в тестовом нагружении и в I цикле, также проводившемся в условиях осесимметричного сжатия, эффекты памяти имеют место при достижении напряжением О] в тестовом цикле значения ci испытанного в I цикле. Возможность определения величины СТ| in situ при условии, если напряженное состояние массива - осесимметричное, и величина о3 in situ заранее известна
Описанные в таблице 1.2 основные закономерности проявления акустико-эмиссионного эффекта памяти в горных породах обуславливают воз-