Способ контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба

Использование: для контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба. Сущность: заключается в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения, и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия, причем при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника (дефекта), амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды, после каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, контролируют изменение амплитуды и нагрузки возникновения сигналов для каждого источника от цикла к циклу, а при их возрастании у одного из источников прекращают нагружения. Технический результат: повышение точности определения максимальной неразрушающей нагрузки для изделий в условиях чистого изгиба. 1 ил.

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля длительной стойкости железобетонного изделия в условиях чистого изгиба, и может быть использовано для определения максимальной неразрушающей (пороговой) нагрузки. Данное изобретение может быть использовано в строительстве: как перед эксплуатацией изделия, так и во время его эксплуатации.

Известен способ контроля прочности изделий из хрупкого материала с помощью акустической эмиссии [SU 879444, МПК G01N 29/04, опубл. 07.11.81]. Он заключается в том, что нагружают изделие, принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ), по которым определяют величину напряжения, соответствующую пределу прочности материала.

Недостатком этого способа является деградация прочности из-за превышения неразрушающей (пороговой) нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ [RU 2305281 C2, МПК G01N 29/14, опубл. 27.08.2007], заключающийся в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии при разгружении и регистрируют максимальную нагрузку последних циклов, по которой судят о максимальной неразрушающей нагрузке, без превышения которой опасный дефект не развивается, а следовательно, нет деградации прочности. Максимальную нагрузку цикла увеличивают до появления акустической эмиссии перед окончанием разгружения, когда остается 20-10% от максимальной нагрузки проведенного цикла, и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия.

Недостатком прототипа является возможность использования его только в тех случаях, когда прочность изделия определяется развитием дефекта, который начал развиваться раньше остальных. Для изделий в условиях чистого изгиба дефект, который начал развиваться раньше остальных, не всегда приводит к разрушению изделия. То есть при использовании способа-прототипа происходит занижение максимальной неразрушающей нагрузки для изделий в условиях чистого изгиба.

Техническая задача изобретения - повышение точности определения максимальной неразрушающей нагрузки для изделий в условиях чистого изгиба.

Решение задачи достигают тем, что, как и в прототипе, изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения. И по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия. В отличие от прототипа, при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника (дефекта), амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды. После каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, замеряют амплитуды и нагрузки возникновения сигналов. Прекращают нагружение при возрастании амплитуды и нагрузки возникновения сигналов акустической эмиссии хотя бы у одного источника.

Физическая сущность явления заключается в том, что у развивающегося при нагружении дефекта сигналы АЭ наблюдаются в начале разгружения и при его завершении. У дефекта, остановившегося в развитии, при окончании разгружения от цикла к циклу амплитуды и нагрузки возникновения сигналов акустической эмиссии уменьшаются, по-видимому, из-за притирания рельефа поверхностей в вершине дефекта, трение которых и вызывает акустическую эмиссию при окончании разгружения. У дефекта, остановившегося в своем развитии, но готовящегося к новому росту сдвигом, при окончании разгружения амплитуды и нагрузки возникновения сигналов акустической эмиссии (АЭ) увеличиваются из-за дополнительного смещения рельефа поверхностей микропластическими деформациями, предшествующими новому росту. В силу этого замер после каждого цикла для каждого из ранее определенных при разгружении источников сигналов АЭ их амплитуд и нагрузок возникновения дает возможность вовремя прекратить контроль, не доводя хотя бы один из дефектов до повторного развития, т.е. без деградации прочности изделия, но и без занижения максимальной неразрушающей нагрузки.

На фигуре приведена схема расположения акустических датчиков в частном случае реализации способа контроля прочности железобетонной балки и приняты следующие обозначения: 1 - балка; 2 - опоры; 3 - граничные датчики с выходом на один канал; 4, 5, 6 - датчики с двумя выходами на разные каналы; ⊕ - входы каналов акусто-эмиссионной системы; I, II, III - номера трещин в порядке их появления; L - нагрузка; R=L - реакция.

Способ осуществляется следующим образом. На торцы балки 1 перед первым нагружением устанавливают датчики 3, подключенные к акусто-эмиссионной системе. Настраивают каналы акусто-эмиссионной системы на "Ограничение зоны контроля" от посторонних сигналов, например, следующим образом. Инициируют АЭ, например, царапанием изделия у одного из датчиков 3, тогда канал акусто-эмиссионной системы определяет время прихода этого сигнала к другому датчику 3 (на границе), или время запаздывания. Это время запаздывания вводят в память канала и настраивают канал на автоматический сброс всех акустических сигналов, у которых разница времен прихода на граничные датчики 3 больше времени запаздывания. При этом канал автоматически выдает координату источника сигнала акустической эмиссии по прямой между граничными датчиками 3. Циклически нагружают балку 1 с постепенным увеличением нагрузки, располагая нагрузку, так же как и при эксплуатации балки в условиях чистого изгиба. При появлении сигналов акустической эмиссии (АЭ) перед окончанием разгружения определяют координаты дефекта. По определенным координатам источника I сигналов АЭ устанавливают дополнительные датчики 4 по разные стороны от источника с дополнительными каналами, подключенными к акусто-эмиссионной системе. Продолжают циклическое нагружение изделия с увеличением амплитуды, то есть максимальной нагрузки. Контролируют изменение сигналов АЭ перед окончанием разгружения раздельно в каждой зоне между датчиками 3-4 и 4-3 и определяют координаты новых развивающихся дефектов, например II, замеряют амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов АЭ, а также в зоне 4-4 от источника I замеряют амплитуды и нагрузки возникновения сигналов АЭ. По определенным координатам источника II сигналов АЭ устанавливают дополнительные датчики 5 по разные стороны от источника с дополнительными каналами, подключенными к акусто-эмиссионной системе. Продолжают циклическое нагружение изделия. Контролируют изменение сигналов АЭ перед окончанием разгружения раздельно в каждой зоне между датчиками 3-4; 4-5; 5-3 и определяют координаты развивающихся дефектов, например III, замеряют амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов АЭ, а также в зонах 4-4 и 5-5 от источника I и II замеряют амплитуды и нагрузки возникновения сигналов АЭ. По определенным координатам источника III сигналов АЭ устанавливают дополнительные датчики 6 по разные стороны от источника с дополнительными каналами, подключенными к акусто-эмиссионной системе. Продолжают циклическое нагружение изделия. Контролируют изменение сигналов АЭ перед окончанием разгружения раздельно в каждой зоне между датчиками 3-4; 4-6; 6-5; 5-3 и определяют координаты развивающихся дефектов, замеряют амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов АЭ, а также в зонах 4-4; 5-5; 6-6 от источника I, II и III замеряют амплитуды и нагрузки возникновения сигналов АЭ. Циклическое нагружение прекращают, если хотя бы для одного из определенных источников I, II, III сигналов АЭ перед окончанием разгружения нагрузка ее возникновения и амплитуда увеличивается. По среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия.

Рассмотрим пример реализации способа.

Для проверки способа из смеси портландцемента (1 весовая часть), песка (3 весовые части) и воды (0,5 весовой части), а также стальной проволоки диаметром 5 мм изготовили 20 железобетонных балок длиной 700 мм прямоугольного сечения с высотой h=60 мм и шириной 40 мм. Куски стальной проволоки (3 штуки) длиной 700 мм укладывали параллельно ребрам фермы-опалубки на расстоянии 5 мм от днища фермы. Распалубку проводили после 10 дней хранения заполненных ферм под водой при (20±4)°C. До начала испытаний все балки хранили во влажных опилках под полиэтиленом не менее 600 дней. Испытания каждой балки начинали с определения максимальной неразрушающей нагрузки в условиях чистого изгиба с l=250 мм (см. фигуру).

На торцы балки 1 перед первым нагружением устанавливали датчики 3, подключенные к акусто-эмиссионной системе для определения координаты дефекта, развивающегося первым. Настраивали каналы акусто-эмиссионной системы на "Ограничение зоны контроля". Для регистрации акустической эмиссии (АЭ) использовали шесть двухканальных приборов АФ-15 Кишиневского завода, что позволяло контролировать изменение развития трех первых дефектов. Изделие циклически нагружали, начав с максимальной нагрузки цикла 30 кгс и с повышением нагрузки от цикла к циклу на 3 кгс. Сигналы АЭ при разгружении отсутствовали, пока максимальная нагрузка цикла не превысила 96 кгс. При окончании разгружения с нагрузки в 99 кгс на 24 цикле были зарегистрированы сигналы АЭ, то есть первый дефект (I) начал свое развитие. По способу-прототипу по среднему для максимальных нагрузок двух последних 23 и 24 циклов получили максимальную неразрушаюшую нагрузку для изделия, равную 97,5 кгс. По заявленному способу координата первого дефекта по оси балки была определена и по данной координате были установлены датчики 4, подключенные к акусто-эмиссионной системе. Продолжали циклическое нагружение изделия, повышая нагрузку. Наблюдали за изменением амплитуды и нагрузки возникновения сигналов АЭ при окончании разгружения для первого дефекта: они не увеличивались. Второй источник АЭ при разгружении был зарегистрирован при максимальной нагрузке цикла, равной 144 кгс на 38 цикле. Была определена координата второго дефекта и по ней были установлены датчики 5. Развитие третьего дефекта было зарегистрировано при максимальной нагрузке цикла, равной 153 кгс на 41 цикле. Определив координату третьего дефекта, по ней установили датчики 6, подключенные к акусто-эмиссионной системе. Продолжали циклическое нагружение балки. Наблюдали за изменением амплитуды и нагрузки возникновения сигналов АЭ при окончании разгружения для каждого из ранее определенных источников АЭ: они не увеличивались. При нагрузке цикла, равной 231 кгс на 67 цикле у второго дефекта (II), начали возрастать амплитуды сигналов акустической эмиссии и нагрузка ее возникновения. Значит, дефект готов продолжать свое развитие. Цикл с максимальной нагрузкой в 231 кгс был повторен, для подтверждения того, что сигнал АЭ регистрируется. Нагружения прекратили. По среднему для максимальной нагрузки двух последних циклов, не считая повторного, была определена максимальная неразрушающая нагрузка 229,5 кгс.

Значение максимальной неразрушающей нагрузки, определенной по способу, описанному в прототипе, меньше полученного значения в 2,35 раза. Поскольку определенная нагрузка заявленным способом к деградации прочности изделия не приводит, значит, точность определения максимальной неразрушающей нагрузки увеличена.

Аналогичные испытания были проведены еще для 19 балок. Чтобы доказать корректность заявленного способа, то есть, что определенная нагрузка и есть максимальная неразрушающая, были проведены дополнительные испытания, результаты которых статистически обработали.

Среднее для максимальных нагрузок двух последних циклов нагружения приняли за максимальную неразрушающую нагрузку и обозначили L0I. Балку, сохраняя схему ее нагружения в условиях чистого изгиба, циклически нагружали 107 раз на пульсаторе от нуля до значения нагрузки на 5% ниже определенной максимальной неразрушающей L0I с частотой 50 Гц. Данное нагружение на пульсаторе имитировало работу балки. Определили максимальную неразрушающую нагрузку для каждой балки по заявленной методике, обозначили ее через L0II. Затем балку, сохраняя схему ее нагружения в условиях чистого изгиба, циклически нагружали 107 раз на пульсаторе от нуля до значения нагрузки на 5% выше определенной максимальной неразрушающей L0I с частотой 50 Гц. Данное нагружение на пульсаторе имитировало работу балки. Определяли максимальную неразрушающую нагрузку для каждой балки по заявленной методике, обозначили ее через L0III. При статистической обработке результатов эксперимента для каждой балки нашли отношения z l = L 0 I I L 0 I и z 2 = L 0 I I I L 0 I . Данные отношения показывают во сколько раз заниженное и завышенное значения нагрузки по отношению к определенной ранее L0I отличаются от единицы, то есть, каков разброс значения максимальной нагрузки по отношению к L0I. Рассчитали средние z 1 ¯ и z 2 ¯ этих отношений и выборочные дисперсии S z 1 2 и S z 2 2 . При этом оказалось, что отличие z 1 ¯ = 1,01 от 1 случайно, а отличие z 2 ¯ = 0,89 от 1 - значимо. Следовательно, 107 циклов нагружения с максимальной нагрузкой, не превышающей максимальную неразрушающую нагрузку, не снижают максимальную неразрушающую нагрузку, а превышение максимальной неразрушающей нагрузки на 5% уже приводит к накоплению повреждения. Таким образом, доказана корректность заявленного способа.

Предлагаемый способ открывает возможность более точного определения максимальной неразрушающей нагрузки для конкретного железобетонного изделия в условиях чистого изгиба (для балки, внецентренносжатой колонны и т.д.) как перед эксплуатацией, так и в процессе эксплуатации.

Способ контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба, заключающийся в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия, отличающийся тем, что при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника (дефекта), амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды, после каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, контролируют изменение амплитуды и нагрузки возникновения сигналов для каждого источника от цикла к циклу, а при их возрастании у одного из источников прекращают нагружения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, предназначено для определения твердости и может быть использовано для определения твердости обсадной колонны в скважине. .

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано в наземных испытаниях изделий на прочность и герметичность, а также в качестве контрольной операции подтверждения качества изготовления крупногабаритных криогенных емкостных конструкций, преимущественно топливных баков ракет-носителей, спроектированных с учетом криогенного упрочнения и нагруженных внутренним давлением в условиях криогенного захолаживания.

Изобретение относится к способам по испытаниям строительных материалов из бетона, а именно к определению их механических свойств, в частности прочности, как при промежуточном контроле изделий на стадии формирования физико-механических свойств, так и при обследовании конструкций уже построенных зданий и сооружений.

Изобретение относится к способам испытания и конструкции оборудования для испытания прочности асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог. .

Изобретение относится к определению параметров деформирования бетона и направлено на получение диаграмм деформирования бетона при статическом приложении нагрузки и динамическом догружении.
Изобретение относится к области испытаний с-х машин, в частности для измерения продольного сопротивления почвы рабочим органам с-х машин и агрегатов, и может быть использовано для создания более точных и адекватных приборов.
Изобретение относится к способам тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов с целью обеспечения безопасности проведения рекреационных мероприятий.

Изобретение относится к бурению горизонтальных скважин. .

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности к способам определения прочности строительных сталей в существующих конструкциях. .

Использование: для контроля качества материала образца методом акустической эмиссии. Сущность: способ заключается в том, что выполняют термическое с возрастающей температурой воздействие на образец и регистрацию возникающих в нем сигналов акустической эмиссии, при этом термическому воздействию подвергают серию однотипных из одного материала образцов до температуры 90°C и для каждого из них определяют среднее значение активности акустической эмиссии в диапазоне 30÷90°C, каждый из серии образцов подвергают одноосному механическому нагружению, по результатам которого определяют его предел прочности при сжатии, строят тарировочную кривую, описывающую взаимосвязь между средней активностью акустической эмиссии и пределом прочности материала для всей серии испытанных образцов, по которой определяют прочность материала вновь испытываемых образцов того же типа, по их средней активности термоакустической эмиссии, в диапазоне от 30°C до 90°C.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в образцах скальных геоматериалов. .
Изобретение относится к исследованию деформаций и напряжений и может быть использовано для исследования деформаций и напряжений в деталях, например в элементах металлических конструкций инженерных сооружений.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металлов, и может использоваться при контроле параметров сталей акустическими методами.

Изобретение относится к области контроля технологических процессов, связанных с импрегнированием материалов, в частности пропитка материала жидким реагентом, например в области электротехники (пропитка электродвигателей).

Изобретение относится к акустико-эмиссионному (АЭ) методу неразрушающего контроля и диагностики и может быть использовано для определения степени опасности развивающихся дефектов, снижающих прочность изделия типа сосуда, аппарата, трубопровода, подъемной машины, мостовой конструкции.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в скальных геоматериалах. .

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля строительных материалов, в частности к средствам неразрушающего контроля, основанным на анализе сигналов акустической эмиссии.
Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля строительных материалов, в частности, к средствам неразрушающего контроля, основанного на анализе сигналов акустической эмиссии.

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений. Способ механического испытания труб включает сплющивание трубного образца между двумя гладкими жесткими параллельными плоскостями с постоянной скоростью, определение степени пластичности и деформации образца сжатием до образования в нем первой трещины. При этом деформацию образца осуществляют с регистрацией закрепленным на образце датчиком акустической эмиссии сигналов акустической эмиссии. Момент образования трещины определяют по резкому увеличению сигнала акустической эмиссии, по которому определяют степень пластичности и запас пластичности образца, как относительное превышение пластичности образца заранее установленного предела. 2 ил.

Использование: для контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба. Сущность: заключается в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения, и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия, причем при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника, амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды, после каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, контролируют изменение амплитуды и нагрузки возникновения сигналов для каждого источника от цикла к циклу, а при их возрастании у одного из источников прекращают нагружения. Технический результат: повышение точности определения максимальной неразрушающей нагрузки для изделий в условиях чистого изгиба. 1 ил.

Наверх