Мы с важной новостью: с 28 февраля 2025 года сервис Хабр Фриланс прекратит свою работу.
Купить услуги можно до 28 февраля 2025, но пополнить баланс уже нельзя. Если на вашем счете остались средства, вы можете потратить их на небольшие услуги — служба поддержки готова поделиться бонусами, на случай, если средств немного не хватает.
Программирование и немножечко электроники
Программа для лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород
Добавлено
06 апр 2024 в 07:36
Работа проводилась компанией ООО "Контрольно-весовая и измерительная техника" http://www.hbm.ru/about/realizovannye-proekty/1...
Цель задачи:
Обновление экспериментального стенда по изучению физико-механических свойств горных пород с месторождений полезных ископаемых. С помощью специального нагружаемого стенда производится анализ устойчивости бортов проектируемых карьеров и отвалов для проведения дальнейших геомеханических работ при разработке месторождений. Работы включают в себя отбор кернового материала и последующие лабораторные исследования физико-механических свойств вмещающих пород и рудных фракций. Состав проб – доломиты, аргиллиты, алевролиты, песчаники, туфы, туффиты, туфопесчаники, ксенотуфобрекчии, кимберлиты.
Для оценки устойчивости бортов карьера и отвалов в лаборатории физико-механических свойств и разрушения горных пород выполняется определение показателей физико-механических свойств скальных пород и рудных фракций (плотности r, влажности W, модуля упругости Еу , коэффициента Пуассона μ , пределов прочности при одноосном растяжении δу и сжатии δс , сцепления С и угла внутреннего трения φ).
Для выполнения измерений и дальнейшего анализа данных было выбрано измерительное оборудование и программное обеспечение компании HBM (датчики силы, тензорезисторы, датчики линейных перемещений, универсальный модуль MX840A). ПО CatmanEasy/AP было адаптировано под данную задачу с помощь программного модуля EasyScript (язык автоматизации VBA).
Для определения модуля упругости в соответствии с ГОСТом выполняется один цикл “нагрузка (до 50% прочности) – разгрузка – нагрузка (до разрушения)”, поэтому, в общем случае, петля гистерезиса будет одна.
Однако могут возникнуть следующие сложности:
1. При нагружении образца в интервале до 50% может произойти раскрытие или закрытие структурных неоднородностей образца (микротрещин, пор, и т.п.), что приводит к спаду напряжений (нагрузки) в образце
2. При научных исследованиях производят несколько циклов “нагрузки-разгрузки”, соответственно получается несколько петель гистерезиса.
Все это необходимо было учесть при расчетах с помощью математических возможностей ПО CatmanEasy/AP.
Частоты выходного сигнала с датчиков лежат в диапазоне 10-20 Гц.
При определении прочности на одноосное сжатие и растяжение возможно 2 варианта: 1 - без регистрации деформаций, тогда используется только канал 1 – датчик силы, 2 – с регистрацией деформации, тогда схема подключаемых датчиков аналогична.
В верхней части окна интерфейса пользователя расположены 2-а поля для отображения измерительных данных в режиме реального времени. Первый график (слева) будет отображать зависимость силы F, действующей на образец, от величины относительных продольных деформаций. Второй график (справа) будет отображать зависимость силы F от величины относительных поперечных деформаций. В зависимости от заданного числа используемых датчиков деформаций (меню выбора справа под цифровыми индикаторами) величины деформаций будут измеряться либо по каналам 2 и 3, либо по каналам 2, 4 и 3, 5 соответственно.
Помимо графиков для индикации измеренных данных на рабочем столе предусмотрены 3 цифровых индикатора:
1ый (слева): отображает максимальное значение силы, действующей на образец за время проведения эксперимента.
2ой и 3ий: отображают текущие средние (при использовании 2ух датчиков на ось) значения деформаций (продольных и поперечных).
Перед началом проведения измерений испытателю необходимо определить:
- параметры образца. В частности, при определении цилиндрической формы образца: d – диаметр окружности основания, h – высота образца. В случае выбора формы образца типа параллелепипед: d – сторона квадрата основания, h – также высота.
- сценарий эксперимента.
- величину силы преднагружения – усилие, при достижении которого будет осуществляться запуск считывания измерительных данных. Также можно оканчивать эксперимент при достижении величины силы преднаружения (в этом случае Вам необходимо поставить галочку снизу), в ином случае окончание эксперимента выполняется при нажатии кнопки «Остановка измерений».
- уже описанное выше количество используемых датчиков деформаций на ось. При этом по умолчанию для измерения величин деформаций используются датчики, выходной величиной которых является абсолютное значение деформации образца ∆x. Но также имеется возможность проводить измерения деформаций с помощью тензорезисторов (для этого Вам необходимо поставить галочку ниже).
После того как все необходимые параметры эксперимента определены нужно нажать кнопку «Начало измерений» для выполнения измерений. После проведения эксперимента все характеристики и данные записываются в файлы, расположенные в заданном каталоге.
После того как эксперимент проведен, а данные записаны, на экран выводится окно анализа, в котором возможно посмотреть зависимости:
Sigma(t) – зависимость величины давления на образец от времени.
Sigma(E1) и Sigma(E2) – зависимости величины давления на образец от относительных величин продольной и поперечной деформаций.
Sigma(∆h) и Sigma(∆d) – зависимости величины давления на образец от абсолютных величин продольной (∆h) и поперечной (∆в) деформаций.
При просмотре графиков можно использовать функцию масштабирования (курсор мыши наводим на поле графика, жмем правую кнопку мыши и выбираем один из пунктов «Zoom»). Также возможно распечатать на принтере или экспортировать полученный график в различные форматы фалов данных (*.BMP, *.JPEG, и т.д.).
Для загрузки сохраненных измерительных файлов необходимо выбрать требуемый эксперимент и нажать кнопку «Переход в режим анализа». В этом режиме можно загружать как единичные файлы, так и несколько файлов. Для выполнения последней операции нужно поставить галочку в строке «Вывести несколько графиков» и последовательно, нажимая кнопку «Загрузить файл испытаний», загружать нужные файлы. В этом случае в таблицу, расположенную ниже, будут выводиться результаты каждого эксперимента, а под ними рассчитанное среднее арифметическое.
Цель задачи:
Обновление экспериментального стенда по изучению физико-механических свойств горных пород с месторождений полезных ископаемых. С помощью специального нагружаемого стенда производится анализ устойчивости бортов проектируемых карьеров и отвалов для проведения дальнейших геомеханических работ при разработке месторождений. Работы включают в себя отбор кернового материала и последующие лабораторные исследования физико-механических свойств вмещающих пород и рудных фракций. Состав проб – доломиты, аргиллиты, алевролиты, песчаники, туфы, туффиты, туфопесчаники, ксенотуфобрекчии, кимберлиты.
Для оценки устойчивости бортов карьера и отвалов в лаборатории физико-механических свойств и разрушения горных пород выполняется определение показателей физико-механических свойств скальных пород и рудных фракций (плотности r, влажности W, модуля упругости Еу , коэффициента Пуассона μ , пределов прочности при одноосном растяжении δу и сжатии δс , сцепления С и угла внутреннего трения φ).
Для выполнения измерений и дальнейшего анализа данных было выбрано измерительное оборудование и программное обеспечение компании HBM (датчики силы, тензорезисторы, датчики линейных перемещений, универсальный модуль MX840A). ПО CatmanEasy/AP было адаптировано под данную задачу с помощь программного модуля EasyScript (язык автоматизации VBA).
Для определения модуля упругости в соответствии с ГОСТом выполняется один цикл “нагрузка (до 50% прочности) – разгрузка – нагрузка (до разрушения)”, поэтому, в общем случае, петля гистерезиса будет одна.
Однако могут возникнуть следующие сложности:
1. При нагружении образца в интервале до 50% может произойти раскрытие или закрытие структурных неоднородностей образца (микротрещин, пор, и т.п.), что приводит к спаду напряжений (нагрузки) в образце
2. При научных исследованиях производят несколько циклов “нагрузки-разгрузки”, соответственно получается несколько петель гистерезиса.
Все это необходимо было учесть при расчетах с помощью математических возможностей ПО CatmanEasy/AP.
Частоты выходного сигнала с датчиков лежат в диапазоне 10-20 Гц.
При определении прочности на одноосное сжатие и растяжение возможно 2 варианта: 1 - без регистрации деформаций, тогда используется только канал 1 – датчик силы, 2 – с регистрацией деформации, тогда схема подключаемых датчиков аналогична.
В верхней части окна интерфейса пользователя расположены 2-а поля для отображения измерительных данных в режиме реального времени. Первый график (слева) будет отображать зависимость силы F, действующей на образец, от величины относительных продольных деформаций. Второй график (справа) будет отображать зависимость силы F от величины относительных поперечных деформаций. В зависимости от заданного числа используемых датчиков деформаций (меню выбора справа под цифровыми индикаторами) величины деформаций будут измеряться либо по каналам 2 и 3, либо по каналам 2, 4 и 3, 5 соответственно.
Помимо графиков для индикации измеренных данных на рабочем столе предусмотрены 3 цифровых индикатора:
1ый (слева): отображает максимальное значение силы, действующей на образец за время проведения эксперимента.
2ой и 3ий: отображают текущие средние (при использовании 2ух датчиков на ось) значения деформаций (продольных и поперечных).
Перед началом проведения измерений испытателю необходимо определить:
- параметры образца. В частности, при определении цилиндрической формы образца: d – диаметр окружности основания, h – высота образца. В случае выбора формы образца типа параллелепипед: d – сторона квадрата основания, h – также высота.
- сценарий эксперимента.
- величину силы преднагружения – усилие, при достижении которого будет осуществляться запуск считывания измерительных данных. Также можно оканчивать эксперимент при достижении величины силы преднаружения (в этом случае Вам необходимо поставить галочку снизу), в ином случае окончание эксперимента выполняется при нажатии кнопки «Остановка измерений».
- уже описанное выше количество используемых датчиков деформаций на ось. При этом по умолчанию для измерения величин деформаций используются датчики, выходной величиной которых является абсолютное значение деформации образца ∆x. Но также имеется возможность проводить измерения деформаций с помощью тензорезисторов (для этого Вам необходимо поставить галочку ниже).
После того как все необходимые параметры эксперимента определены нужно нажать кнопку «Начало измерений» для выполнения измерений. После проведения эксперимента все характеристики и данные записываются в файлы, расположенные в заданном каталоге.
После того как эксперимент проведен, а данные записаны, на экран выводится окно анализа, в котором возможно посмотреть зависимости:
Sigma(t) – зависимость величины давления на образец от времени.
Sigma(E1) и Sigma(E2) – зависимости величины давления на образец от относительных величин продольной и поперечной деформаций.
Sigma(∆h) и Sigma(∆d) – зависимости величины давления на образец от абсолютных величин продольной (∆h) и поперечной (∆в) деформаций.
При просмотре графиков можно использовать функцию масштабирования (курсор мыши наводим на поле графика, жмем правую кнопку мыши и выбираем один из пунктов «Zoom»). Также возможно распечатать на принтере или экспортировать полученный график в различные форматы фалов данных (*.BMP, *.JPEG, и т.д.).
Для загрузки сохраненных измерительных файлов необходимо выбрать требуемый эксперимент и нажать кнопку «Переход в режим анализа». В этом режиме можно загружать как единичные файлы, так и несколько файлов. Для выполнения последней операции нужно поставить галочку в строке «Вывести несколько графиков» и последовательно, нажимая кнопку «Загрузить файл испытаний», загружать нужные файлы. В этом случае в таблицу, расположенную ниже, будут выводиться результаты каждого эксперимента, а под ними рассчитанное среднее арифметическое.
