Способ определения пластической прочности материалов

 

СПСХЮБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИ ЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ , заключающийся в измерении rny6fr ны, погружения конуса в исспедуемый материал под воздействием фиксированной нагрузки, от71ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерений , дополнительно .измеряют максимальную скорость погружения конуса в исследуемый материал и момент времени, соответствующий этой скорости, а глубину погружения конуса измеряют по истечении промежутка времени от начала погружения конуса до момента времени, соответствующего максимальной скорости погру женин, с последующим расчетом искомой величины по формуле . .- KF, о Р-- АИН/СМ% где К - коэффициент пропорциональности; F - фиксированная нагрузка на конус; Нуглубина погружения конуса; Р - пластическая прочность материклов .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (13) 3(51) 01 " 11/12 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1., Ъ

04 аг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2923029/18-25 (22) 31.03.80 (46) 23.09. 83. Бюп. % 35 (72) Б.А.Качура, О.П.Мчецпов Петросян

: и Ю.А.Тупицын (71) Харьковский инженерно-строитеп ный институт (53) 532.137 (088.8) (56) 1. Ничипрренко С. П. Физико-химическая механика дисперсных структур в технопогии строительной механики, Киев, Наукова думка,", 1968, с, 37-38.

2. Там же, с. 23-38 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ., ПЛАСТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИ«

АЛОВ, заключающийся в измерении глубины, погружения конуса в исснедуемый материап под воздействием фиксированной . нагрузки, о т и и ч а ю шийся тем, .

Ф что, с цепью повышения точности измере- . ний, дополнительно . измеряют максимапьную скорость погружения конуса в исспедуемый материап и момент времени, соответствующий этой скорости, а гпубину погружения конуса измеряют по истечении промежутка времени от начапа погружения конуса до момента времени, соответствующего максимапьной скорости погружения, с поспедующим расчетом искомой величины по формуле

KF р = — *" /см р

v где К .- коэффициент пропорционапьности;

Р - фиксированная нагрузка на конус;

Ü вЂ” гпубина погружения конуса;

Р - пластическая прочность материа- пов.

Изобретение относится к исспедованию физических свойств текучих сред, а именно к опредепению ппастической прочности материапов, и может быть испопьзовано для исследования структурно-ме- 5 ханических и прочностных параметров пластично-вязких материапов, опеогепей и тиксотропиых структур.

Известен способ опредепения ппастич но вязких свойств материапа посредством тангенциапьно смешаемой ппастирки.

Этот способ дает наибопее попную оценку технопогических свойств достаточ но текучих тиксотропных систем, в частности дает воэможность попучить значения 15 предепьного, напряжения сдвига материапа $13 °

Недостаток этого способа эакпючается в сложности и дпите".ьности подготови- . тельных работ, связанных с проведением 20 исследований: обязательном измереиии с точйос:тью до 0,01 мм в двух-четырех местах топщины образца вместе с, плаотинками, при этом не допускаются откпонения по топшине бопьше, чем на 0,1 мм, 25 аокрытие ваэепиноМ образца во избежание потерь влаги; опыт начинается по истечении суток со времени приготовпения . образца и длится до 30 мин и т.п, Наиболее бпизким по технической- сущ- 30 . ности к изобретению явпяется способ. опредепения пластической прочности мате риапа, дпя реапиэации которого ие требуется выпопнения спожных технопогических операций. 35

Известный способ опредепения пластической прочности материапов закпючается в том, что в процессе погружения в материап стандартного конуса под воздействием фиксированных нагрузок опре- 40 депяют один из необходимых для расчета параметров - гпубину его погружения, соответствуюшую заданному моменту времени, Пластическая прочность материала по 45 известному способу вычиспяется IIo формупе где M - коэффициент пропорционапьности, Ф вепичина которого зависит от геометрических характеристик 55

° конуса;

- фиксированная. нагрузка иа конус; дин

Р= см ч

1 1043523 2, h — гпубина погружения конуса в

»и материап в заданный момент времени, в качестве которого принят момент перехода ппастического течения массы в попэ учесть, Таким образом,-как видно из (1), точность каждого эдинич ного опредепеliMB Pщ SBBMCMT KBK От TO ности Опреде» пения момента времени, когда необходимо измерить гпубину погружения конуса, так и от точности резупьтатов измерения непрерывно .изменяюшейся гпубины погру . жения f2).

Однако, если измерение гпубины погружеция можно выпопнить практически с любой заданной точностью, то Определение момента измерения невозможно выпопнить однозначно. Это объясняется тем, что в процессе перехода ппастичеокого течения массы в попэучесть, который продопжается в течение относитепь но значительного промежутка времени, отсутствуют ярко выраженные характер ные признаки, по которым можно было бы судить о таком переходе. Поэтому на измерение необходимого для расчета ппастической прочности (Р» ) параметра (4»п) оказывают влияние субъективные факторы. Это приводит к тому, что коэффициент вариации при измерении rn»t бины погружения конуса в момент IIepe-. . хода ппастического течения массы в - . цопзучесть примерю равен 10%, при этом коэффициент вариации опредепения пнастической прочности превышает 20% (так как Р»п обратно пропорционапью квадрату 11»» ).

Цепь изобретения - повышение точюсти измерений.

Поставпенная цепь достигается тем, что согпасно способу опредепения пластической прочности материапов, эакпючаю- . шемуся в измерении гпубины погружения конуса в исспедуемый материал под воздействием фиксированной нагрузки, допопнитепьно измеряют максимапьную скорость погружения конуса s исспедуемый материал и момент времени, соответствуюший

50 этой скорoс™ a гпубииу погрХ ения кон) . са измеряют по истечении промежутка времени от начапа погружения конуса до момента времени, соответствуклцего максимапьной скорости погружения, с поспедуюшим расчетом искомой величины поформупе

1043523 где К - коэффициент пропорциональности;

F - фиксированная нагрузка на конус;

4> - глубина погружения конуса;

P - пластическая прочность материалов, 5

Момент времени, соответствующий.максимальной скорости перемещения, является характерной точкой, которую одно-. значно. можно определить любым извест-, ным методом, например графическим.

Благодаря этому при определении пластической прочности коэффициент вариации не превышает 2%.

На фиг. 1 представлен график зависимости глубины tl погружения конуса. в 15 материал от времени t погружения; на фиг. 2 - график зависимости скорости погружения от гпубины h погружения.

Пример 1 . Проводилось опреде-ление ппастической прочности солидола. 20

Дпя этого измерялась глубина погружения конуса в момент времени, соответствующий максимальной скорости погружения, Измерения проводились с помощью конического ппастомера типа МГУ-М после 25 укладки в емкости солидола при температуре материапа 20 С.

Ппастомер был снабжен записывающим устройством, включающим вращающийся со скоростью 15 см/с барабан с диа-: pq граммиой бумагой. Угон при вершине конуса составлял 45о, дпя которого кс эффициент пропорциональности равен

0,658 10. (фиг.3), -В качест е фиксированной нагрузки на 35 конус использовались гири массой 2,5 г

9,5 г, 14,5 r, 19,5 r соответственно дпя каждого опыта.

При проведении измерений емкость|с солидолом устанавливалась под кону 40 сом, при этом вершина конуса подводилась к поверхйости сопидопа. Начальное положение конуса фиксировалось.

После расфиксации конус под действием приложенной нагрузки 2,5 r ло .-45 гружапся в солидол, а записывающее устройство на диаграммной бумаге фиксиро. sano глубину погружения конуса в каждый момент времени. На основании данных фиг. 1 определяли глубину погружения. конуса методом касательных для момента максимальной скорости, а также на участке перехода пластического течения мао, сы в полэучесть.

Кроме того, была построена,зависи-! мость скорости 7 погружения от гпубины 4 погружения (фиг.2). Пластическая прочность материалов опредепяпась по формуле (2).

Аналогично проводились опыты по определению ппастической прочности при . фиксированных нагрузках 4,5 г, 9,5 r, 14,5 г и 19,5 r.

Результаты измерения сведены в, табл. 1

Как видно из табл. 1, величина Р„„, измеренная по известному способу при различных нагрузках, имеет коэффициент варпации, равный К„п = 9,57%, а величина Р,п, измеренная по предлагаемому способу при различных нагрузках, имеет коэффициент вариации, равный К 1,7%.

Пример 2. Проводилось определение пластической прочности ячеистобетонной смеси при.фиксированной нагрузке, равной 99,4 r. Угол при вершине конуса составпял 60; для которого коэффициент пропорциональности равен 0,414.

Измерения гпубины погружения конуса проводились на шести опытах одновременно, аналогично описанным в примере 1.

Результаты измерения сведены в табл.2:

Как вид ю из табл. 2, коэффициент вариации по известному способу составляет 18,9%, а по предлагаемому — 4,3%.

Использование предлагаемого способа позволяет быстро и с достаточной достоверностью определить ппастнческую проч» ность материалов благодаря высокой сопоставимости результатов единичных, из-мерений, которая обусловлена повышением точности измерений. Это, в свою очередь, дает возможность оперативно изучать быстротвердеющие композиции, проводить термореологические,исспедования материалов, при которых коэффициент вариации не допжен превышать 1-2% на градус изменения температуры материала, при минимальном количестве замеров с достаточной достоверностью определить показатель прочности и т.д. Например, испопь зование предлагаемого способа обеспечивает получение относительных чанных, необходимых для расчета инструмента, применяемого для обработки этих мате- . рлапов. Благодаря этому уменьшается как иэноср так и поломки инструмента

1043523

Табпица 1

Опыт

Показатепи

3 4

5 фиксированная на.грузка на конус, F, r

2,5

9Д 14,5 19,5

0,43 0,65 0,8.: 0,9

0,37

14,8 14,8 1 5,9

l2,1

9,57

144

Коэффициент вариации (по предпагаемому способу) 1,7

Табпица 2

Опыт

Показатели фиксированная нагрузка на конус

ЭР,4 99,4

994 994 994

99,4

Глубина погружения (по известному способу см 2,61

Пластическая прочность (по известному способу Р„, аин-см 647,8. 603,9 499,4

2,87 3,05 3,16 3,21

2,52

442,2 412,0 399,0

Глубина погружения (по предпагаемому жособу) 1,61 1,62 1,63 см 1,54 1,55

1,68

Коэффициент вариации (по известному способу) Кр, % 18,9

Ппастическая . прочность (цо предпагаемому сцособу) Р„„,дин/см 1734 1712 1627

ФV

1587 1567 1548

Коэффициент вариации (по пред-,, . пагаемому способу) Кр„, %

Гпубина погружения (по известному способу Ьщ, см

Ппастическая прочность

; (по известному способу) Р п,дин/см

Коэффициент вариации (по известному способу)К „, %

Гйубина погружения (по предпагаемому - )1„, см способу) Пластическая прочность (но известному способу) Р„„,,nw/ñ

0,l 95 0,26 0,38 0,46 0,535

146 144 1503 14 9

1043523 ГО

Составитель В.. Филатова

Редактор Г. Волкова Техред T.Маточка Корректор, А Летно

Заказ 7327/45 Тираж 873 Подписное -.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., g. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4