Вопрос №18
Прочность – совокупность свойств твердых тел, определяющая их способность сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимого изменения формы под действием внешних нагрузок.
Контактное давление – отношение осевой нагрузки Р к площади опорной или контактной поверхности (Sк), внедряемого в породу инструмента.
В результате контактного давления в горной породе возникают контактные напряжения. Распределение контактных напряжений на площадке контакта и в её окрестностях неравномерно и зависимо от формы торца внедряемого индентора, а максимальные значения контактных напряжений возникают на некотором удалении от площадки контакта, например, на некоторой глубине под центральной частью торца резца.
Концентрация напряжений - увеличение напряжений в малых областях, примыкающих к местам с резким изменением формы поверхности тела, его сечения. Факторами, обуславливающими концентрацию напряжений (концентраторы напряжений), могут быть надрезы, трещины и др. Концентраторы напряжений могут быть причиной разрушения тел, так как они снижают сопротивление тел разрушающим нагрузкам.
Энергоемкость разрушения оценивается количеством затраченной энергии на процесс разрушения горной породы. При разрушении горной породы энергия расходуется:
- на упругие и пластические деформации в породе;
- на преодоление сил трения;
- на преодоление сил связи в породе и сил внутреннего трения;
- деформацию и нагрев самого инструмента.
Вопрос №19
Механическое разрушение горных пород, работу по разрушению породы единичным резцом обычно моделируют внедрением специальных штампов – инденторов .
Индентор (англ. indentor, от лат in – в, внутрь и dens (dentis)– зуб, dent – выемка) – твердое тело (алмаз, закаленная сталь) определенной геометрической формы (шар, пирамида, конус), вдавливаемое в поверхность образца при определении твердости материала.
Применяемые инденторы могут иметь различную форму торца. Это, прежде всего, плоская цилиндрическая, коническая, плоская коническая, сферическая, клиновидная формы.
Оптимальной для разрушения горной породы формой индентора, очевидно, будет такая, при которой сопротивление породы внедрению будет минимально, а индентор будет сохранять свою работоспособность, то есть не разрушаться под действием соответствующих условиям разрушения нагрузок.
М
еханизм
разру-шения. В первый период вдавливания
под инден-тором образуется полу-сферический
объем породы (рис.2.15), в пределах которого
действуют макси-мальные касательные
напряжения. В пределах этой сферы порода
макси-мально уплотняется и формируется
ядро уплот-нения 3, ограниченное плоскостью
контакта инден-тора и полусферой
макси-мальных касательных напряжений,
диаметр которой равен диаметру
индентора. В этот период происходит
образование конической кольцевой выемки
1 вследствие скалывания породы по контуру
штампа за счет растягивающих напряжений
или пластической деформации сдвига
кольцевого микрообъема за счет действия
касательных напряжений (для пластичных
пород).
При дальнейшем увеличении нагрузки максимальные касательные напряжения достигают предельного значения и в точке А полусферы создается критическое напряженное состояние, превышающее предел прочности породы.