Способ определения прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ , включающий испытание образцов и расчет прочности, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, определяют удельную поверхностную энергию, модуль упругости и коэффициент Пуассона, ai расчет прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе производят соответственно по формулам / Е- Rp 1,128 VSTi h T ll-Je Vi, Vsn и R ll--j Il р где К„ -прочность материала на j осевое растяжение, кг/см , R -прочность материала на PV растяжение при изгибе, кг/см ; , -модуль упругости, кг/см , Е V ; удельная поверхностная энергия, кг/см; . М -коэффициент Пуассона; (Л Максимальный размер сечеа . ния испытуемого образца, см.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYS JIMH

09) (И) (Я) .G 01 N 33/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ опислни изоБрятяния "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3384687/29-33 (22) 21.01.82 (46) 23,06.83. Бюл. Р 23 (72) В.ПР Попов и И.Д. Иосесов (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 620 . 172 (088. 8) (56); 1.. Бетоны. Иетоды определения прочности на.сжатие н растяжение.

ГОСТ 10180-78. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТН СТРОИТЕЛЬНЫХ NATEPHMIOB HA ОСЕ»

BOE РАСТЯЖЕНИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ.„ включающий испытание .образцов и расчет прочности, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, определяют удельную поверхностную энергию, модуль упругости и коэффициент Пуассона, а расчет прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе производят соответственно по формулам

Š= 1,128 4 -- — -- .

Ее а (1-ф

Ес) и R = 1,59 у --- — — -4

P4 Ч а(1-рй) где R — прочность материала на

Р осевое растяжение, кг/см

: К вЂ” прочность материала на ои растяжение при изгибе, кг/mr ., 2.

Е - модуль упругости, кг/см

" удельная поверхностная энергия, кг/см; .Pg

Ц -.коэффициент TIyacaoHa, . а - максимальный размер сечения испытуемого образца, 4 см.

1024838

20 -4 4db;

ЕМ

R = 1 128У a(1 p<) (4) 40 (б) Изобретение относится к испытанию строительных материалов, а именно к определению прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе.

Известен спосбб определения прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе, включающий испытание образцов и расчет прочности 1j, Недостатком известного способа является низкая точность, вызванная тем, что, во-первых, прочность определяют только в одном сечении образца — в месте разрушения, во-вторых, при испытаниях. имеют место значительные инструментальные и методические погрешности, вызванные трудностью центрирования растягиваемых образцов, неравномерным распределением напряжений в шейке образца и т.п., и, в-третьих, отсутствует возможность проведения повторных испытаний одних и тех же образцов.

Цель изобретения — повышение точности °

Цель достигается тем, что согласно способу определения прочности строительных материалов на осевое .растяжение и растяжение при изгибе, включающему испытание образцов и расчет прочности,. определяют удельную поверхностную энергию, модуль уп ругости и коэффициент Пуассона, а расчет прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе производят соответственно по формулам

Е0

Rpи = 1 59 " 1" ) где R - прочность материала íà осеP все растяжение, кгс/см

2.

Rо - прочность материала на растяжение при изгибе, кгс/см

Š— модуль упругости материала, кгс/см L.

- удельная поверхностная энер-. гия материала, кгс/см,,4 — коэффициент Пуассона, а — максимальный размер сечения испытуемого образца, см.

Сущность предлагаемого .способа заключается в следующем.

В процессе растяжения материалов, имеющих в своей структуре большое число дефектов — .инициаторов трещин, по мере возрастания нагрузки происходит процесс увеличения площади дефектов и слияние их в одну разрастающуюся трещину, площадь которой в момент разрушения достигает площади сечения образца в месте разрушения.

Йеханика такого разрушения на всех этапах развития трещины описывается с помощью уравнений энерге.тического баланса, которые для,.рас.тянутого и изгибаемого тела с трЕ-? щиной соответственно будут иметь вид

Хо Е (

1ГГ 8 ю .(3- О >, (4Е где G — действующее напряжение, кгс/см

8 — длина развивающейся трещины, см;

m — ширина развивающейся трещины см Ч вЂ” коэффициенr Пуассона;

Е - модуль упругости, кгс/см — удельная поверхностная энергия, кгс/см 2

При увеличении действующего на тело напряжения 6 длина 8 и ширина

25 m трещины будут стремиться соответственно к наибольшему а и наименьшему Ь размерам сечения. В момент разрушения, когда б достигнет значения Rp или Ври, длина 6 достигнет

30 значения а, ширина m достигнет значения Ь . В этот момент уравнения энергетического баланса растягиваемого и изгибаемого тела будут иметь ! вид:

35 )Ï g Q() (3) жкp„a Ь (4- 0 )

=МоЬ;

4Е

Выделяя из формул (3) и (4) значения R u R „, получим

- V a9-(Р) a() P ) 1

8Е 0 ри Ъ(,ф) с И-p ) 50 где а - максимальный размер сечения испытываемого образца, см, 1,128 и 1,59- постоянные коэффициенты, вычисленные аналитическим путем, Преимущество предлагаемого спо.соба состоит в возможности исполь.60 зования неразрушающих методов контроля при исследовании физико-механических характеристик материала, что позволяет значительно повысить точность определения прочности на осевое растяжение и растяжение при

1024838 рии (определенная по ГОСТ 10180-78 (кг/см ) у" 10, кг/см

Е, кг/см

Состав для каждой средняя серии цо . составу для каждой средняя серии по составу

14,80

14,90

14,0

14,78

14,0

14

14,63

0,198 10

15,65

15,40

15,52

14,33

15,52 .

0,230 10

16,69

16,75

16,33

16,81

16,99

12,18

12,37

12,63

13,67

12,39

16,03

2 370311 4,34 0,213 15 16,85.

3 . 327610 . 4,88 0,225 15, 16 84

16,0

16,57

16 изгибе за счет повторных измерений, а также за счет высокой точности самих неразрушающих методов °

Способ реализуют следующим образом.

Изготавливают образцы из испытуемого материала, при этом размеры и форма образцов существенного значения не имеют.

Далее образцы подвергают испытаниям: определяют модуль упругости Е и коэффициент Пуассона О например, путем измерения скоростей распространения продольных Чпр и поперечных Vgpp ультразвуковйх волн в об.разце (точность измерения +0,5Ъ), :a также измерения .объемной массы . Я образца,.и расчета значений E

-и,О по формулам ! 1

Е пр (7) 1 372208 4,39 0,224 10

1. 2 370311 4,50 0,213 10

3 327610 4,87 0,225 10

4 263332 7,02 1

II, 5 288996 6,11

6 231172 7,74 0,235 10 7 222226 9,38 0,220 10 !

III 8 .. 253389 8,26 0,225 10

9 223133 9,72 0,210 10

10 301382 3,75 0,174 10

IV 11 289234 4,06 0 153 10

12 266110 4,56 0,179 10

1 . .372208 4,10 0,224 15

Ю 2.

V> » - ZV... ц = - »- -=Ð==)-- > (8)

2(V пр поп определяют удельную поверхностную энергию М, например путем со5 поставления энергий, затрачиваемых сверлом на высверливание лунки определенного диаметра и глубины в эталонном материале, для которого значение удельной поверхностной энергии известно, и в испытуемом материале, для которого оно определяется (точность метода составляет порядка +1,0%) .

t5 По полученным значениям модуля упругости, коэффициента Пуассона, удельной поверхностной энергии и максимальному размеру сечения испытуемого образца рассчитывают проч2О ность на растяжение при изгибе соответственно по формулам (5) и (6).

Rp (определенная по предлагаемому способу), кг/см

1024838

Продолжение таблйцй:

«"ЙЗМв °

R p (определенная по предлагаемому способу), кг/см

R (определенная по ГОСТ 10180-.78 кг/см

Ф 10

icr/ñM

Сос тав

Е кг/см

Серии см для каждой серии дпя каждой средняя серии. по составу средняя по сос тану

4 263332 5,55 0,198 15 16,01 II 5 288996 5,34 "0,230 15 16,57

16,38

15,7 . б 231172 6,65 0,235 15 16,56

222226 8с26 Ок 220 15 18,06

III 8 253389 7,30 0,225 15 18,13

19,7

18,11

9 223133 9,71 0,210 15 18,-14

301382 4,90. 0,174 15

16,02

16,54

16,84

14 67

16,47

I !

266110 6,12 0,179 15

Составитель Д. Мепуришвили

Техред А.Бабинец Корректор Г. Orap

Редактор В. Иванова

Заказ 4386/41 Тираж 873 Подписное

BHNiIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

TV 11 289234 5,46 0,153 15

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний, .проведенных по предлагаемому способу на кубах-образцах 100х100х1000 мм и

150х150х150 мм и по ГОСТ 10180-78.

Анализ результатов сравнительных испытаний показываетг средняя погрешность определения R по предлаР гаемому способу достигает О, 8%, по

ГОСТ 10180-78 — 7,74%, средняя погрешностьь определения Rpg по предлагаемому способу составляет 1,33%, по ГОСТ .10180-78 - 7, 3% .

Таким образом, точность предлагаемого способа в 6-7 раз выше известного.

Зкономический эффект от применения изобретения может быть получен за счет повышения точности определе40 ния прочности материала .на осевое растяжение и растяжение при изгибе, .а также за счет сокращения расхода материала на изготовление образцов.