17-10-2014_21-49-24 / Отчёт 4

Отчет по лабораторной работе № 4

«Определение упругих динамических параметров горных пород акустическим методом» студента группы _____________________________________________________________

дата ___________

Порядок выполнения работы

1. Установить органы управления прибора УКБ-1М в следующие положения: переключатель "Ослабление ДБ" - "О"; ручку "Усиление" - среднее; ручку "Отсчет плавно мксек" - "О" по лимбу шкалы; переключатель "Отсчет ступенчато мксек" - "О"; тумблер "Развертка 1, П"-I; ручку "Развертка плавно" - среднее; тумблер "Амплитуда УЗК" -"min"; переключатель "Род работы" - "АСВР"; переключатель "Множитель" - "I"; ручку "Яркость"

-среднее. Остальные органы управления - в произвольном положении.

2.Подсоединить к разъемам "Выход генератора" и "Вход усилителя" соединительные

электрические кабели с пьезопреобразователями на выбранную частоту.

3.Включить прибор, повернув риску "Сеть-Выкл." в положение "Сеть". При этом должна загореться лампочка подсветка шкалы плавного отсчета времени и появиться развертка на экране ЭЛТ.

4.Совместить соосно друг с другом через слой смазки подключенные к разъемам пьезопреобразователи, притереть их и убедиться в появлении на экране ЭЛТ сигнала УЗК.

5.После двухминутного прогрева ручками управления "Смещение X - фокус", "Яркость", "Астигматизм" и "Геометрия" установить необходимую яркость изображения,

фокусировку, добиться правильной геометрии сигнала на экране и установить начало линии развертки в начале координатной сетки ЭЛТ.

6. Определить время прохождения сигнала через элементы установки, для чего ручкой "Развертка плавно" внести первую отрицательную полуволну Сигнала на середину экрана ЭЛТ; ручками "Усиление" и "Ослабление ДБ" установить амплитуду первой отрицательной полуволны сигнала на уровне нижней горизонтальной линии сетки ЭЛТ; установить ручку "Развертка плавко" в крайнее правое положение; вращая ручку "Отсчет плавно мксек" по часовой стрелке, добиться непрерывного горения лампочки "АСВР"; медленно вращать ручку "Отсчет плавно мксек" против часовой стрелки до первого мигания лампочки "АСАР", при котором по шкале плавного отчета времени снять отсчет времени прохождения сигнала через прибор с пьезопреобразователями.

7.Произвести определение времени прохождения сигнала через элементы установки 3 раза, каждый раз меняя смазку на пьезопреобразователях.

8.Измерить длину l исследуемого образца и его диаметр с точностью до 1 мм.

9.Установить между пьезопреобразователями керновый образец горной породы с нанесенной по торцам смазкой и притереть пьезопреобразователи к образцу. Проверить соосность расположения пьезопреобразователей.

10.Определить время t, прохождения сигнала УЗК в установке с исследуемым образцом аналогично определению времени t0 (см. п. 6).

11.Произвести определение времени прохождения сигнала в установке с исследуемым образцом 3 раза, каждый раз обновляя смазку на контактах

пьезопреобразователей и образца породы.

12. Определить время распространения сигнала УЗК в образце, по формуле

t = tср	−tср	0	, [cек]	(4.3)
1

где tср1 и tср0 - соответственно среднее из трех измеренных значений времени прохождения сигнала УЗК в установке с образцом и без него, сек.

13.Данные измерений занести в таблицу 4.1.

14.Определить скорость распространения продольных волн висследуемом образце, м/с:

v =l t	(4.4)
15. Рассчитать длину звуковой волны, м по формуле:
λ =v f	(4.5)

где f - частота пьезопреобразователя, Гц.

16. Вычислить соотношение d / 2λ и установить характер распространения продольной волны в испытуемом образце (в "массиве" - при d / 2λ ≥0,8 в "тонком стержне" -

при d / 2λ ≤0,3 −0,5).

17. Аналогичным образом определить время прохождения сигнала УЗК в установке с образцом и без образца при продольном прозвучивании через пьезопреобразователи с другой выбранной частотой. Рассчитать скорость распространения продольной волны и установить характер ее распространения в исследуемом образце.

Вычислить значения динамического модуля упругости по скорости распространения продольных волн в "тонком стержне", Па:

Eg = ρ*vρ2c

(4.6.)

Подставив полученное значение Eg в выражение (4.1 смотреть в методических указаниях) и упростив его, можно определить динамический коэффициент Пуассона

vg =0,25*a *(

−1)

(4.7)

1+8/ a

где

a =1−Eg /(ρ*v2рм )

(4.8)

Рассчитать динамический модуль сдвига, Па, по формуле

Gg = Eg /(2*(1+νg ))

(4.9)

Вычислить динамический модуль объемного всестороннегосжатия, Па:

Kg = Eg /(3*(1−2*νg ))

(4.10)

Результаты расчетов занести в таблицу 4.2.

t = tср

−tср

, [cек]

1

0

t1 =

t3

=

t2

=

λ = v1

t4

=

d

v =

1

=

=

=

1

t1

1

f

2λ1

v2

=

2

=

λ2

=

v2

=

d

=

f

t2

2λ2

v =

3

=

λ =

v3

=

d

=

3

t3

3

f

2λ3

v4

=

4

=

λ4

=

v4

=

d

=

f

t4

2λ4

Eg

= ρ*vρ2c =

vg =0,25*a *(1+ 8a −1) =

a =1

−

Eg

=

ρ*v2рм

Gg

=

Eg

=

2*(1+νg )

Kg

=

Eg

=

3*(1−2*νg )

Таблица 4.1.

Порода

Диаметр

Длина

Плотность

Частота

Время распространения сигнала, с

Скорость

Длина

Отношение

№№

сигнала

продольной

Тип продольной

образца

образцом

образце,

d, м

l, м

кг/м3

λ , м

2λ

образца

образца

породы ρ ,

На установке без

На установке с

в

волны

d

УЗК,

волны

волны

f, Гц

t

V, м/с

1

2

3

tср0

1

2

3

tср1

1

2

3

4

Таблица 4.2.

Динамический модуль

Коэффициент

Динамический коэффициент

динамический модуль

Динамический модуль

Порода

a

Eg

упругости,

Eg , Па

=1

−

Пуассона,

v

сдвига Gg , Па

всестороннего сжатия K g , Па

ρ*v2рм

g

Вывод: