Способ испытания образцов строительных материалов на растяжение



Способ испытания образцов строительных материалов на растяжение
Способ испытания образцов строительных материалов на растяжение
Способ испытания образцов строительных материалов на растяжение

 


Владельцы патента RU 2544299:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ЛГТУ) (RU)

Изобретение относится к строительству, в частности к способам испытания строительных материалов на прочность, и может быть использовано при определении прочностных характеристик строительных материалов с получением нисходящей ветви диаграммы растяжения. Сущность: осуществляют деформирование образца путем приложения к нему растягивающих нагрузок, измерение деформаций и нагрузок и построение полной диаграммы растяжения. Испытываемый образец растягивают, перераспределяя действующее на него усилие между упругими элементами, взаимодействующими с рычагом, замеряют деформации в упругих элементах компенсатора и нагружающего устройства, по которым определяют фактическое усилие, действующее на образец в процессе испытания. Технический результат: упрощение, повышение точности и информативности испытания. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к способам испытания строительных материалов на прочность, и может быть использовано при определении прочностных характеристик строительных материалов с получением нисходящей ветви диаграммы растяжения.

Известен способ испытания на растяжение плоского образца строительного материала, включающий закрепление образца в захватах испытательной машины и растяжение его путем приложения возрастающих усилий, причем на образце с двух сторон закрепляют накладки, отградуированные в упругой области, регистрируют диаграмму растяжения образца с накладками, а диаграмму растяжения образца получают из зарегистрированной с учетом упругих свойств накладок. Способ позволяет получить нисходящую ветвь нагружения [1].

Недостатком этого способа является возможность испытания на растяжение только малопрочных хрупких материалов. Кроме того, необходимость тарировки стальных накладок и многоразовое использование вводит дополнительные погрешности в результате испытаний и усложняет их.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ испытания образцов материала на растяжение, осуществляемый путем деформирования образца равными ступенями деформации с изменением соответствующих им величин растягивающих нагрузок. После достижения величины нагрузки, соответствующей пределу прочности материала, нагрузку на образец снижают до достижения предыдущей ступени деформации. После этого догружают образец, деформируя его на предыдущую и следующие ступени. Порядок деформирования образца повторяют, вплоть до его разрыва. Способ обеспечивает получение нисходящей ветви нагрузка-деформация для всех видов материалов [2].

Недостатком этого способа является прерывистость прикладываемой нагрузки, что влияет на точность построения диаграммы нагрузка-деформация. Кроме того, для построения диаграммы в данном способе осуществляется ручная регулировка фиксирующих винтов на каждой стадии нагружения, что усложняет процесс испытания, а также уменьшает информативность получаемых в ходе испытаний данных, - диаграмма нагрузка-деформация имеет кусочно-линейный вид. В данном способе повышение точности построения диаграммы (уменьшение шага перемещений фиксирующего винта) приводит к повышению времени испытания и усложнению процесса испытания.

Технический результат изобретения - упрощение, повышение точности и информативности испытания.

Технический результат достигается тем, что способ испытания образцов строительных материалов включает деформирование образца путем приложения к нему растягивающих нагрузок, измерение деформаций и нагрузок и построение диаграммы растяжения. Испытание образца осуществляют с помощью нагружающего устройства, в котором усилие определяется по величине деформирования упругого элемента. Для построения ниспадающей ветви диаграммы нагрузка-деформация используется компенсатор, также представляющий собой упругий элемент, с помощью которого перераспределяется нагрузка между образцом и нагружающим устройством.

На фиг.1 дана схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - диаграмма растяжения образца, на фиг.3 - схема нагрузок, действующих на рычаг 4.

Устройство для испытания образца 1 содержит захваты 2 для образца, закрепленные к станине 3 и рычагу 4, который через стойку 5 также соединен со станиной 3.

Для нагружения образца 1 к станине 3 прикреплено устройство, состоящее из стойки 6, упругого элемента 7 и винта 8.

Для получения нисходящей ветви диаграммы к станине 3 прикреплено устройство, состоящей из стойки 9 и упругого элемента - компенсатора 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Испытуемый образец 1 материала зажимают в захватах 2.

Затем деформируют образец на заданную величину деформации путем приложения через захваты 2 растягивающих усилий, для чего нагружают упругий элемент 7, действующий на рычаг 4, путем перемещения винта 8. При этом часть нагрузки приходится на компенсатор 10, который в процессе всего испытания находится в сжатом состоянии.

В процессе испытания нагрузка, действующая на образец, определяется по формуле

,

где P - приложенная нагрузка, равная P=c1Δ1 (c1 - жесткость упругого элемента 7, определяемая предварительной тарировкой, Δ1 - деформация упругого элемента 7, замеряемая в процессе нагружения); K - усилие в компенсаторе, равное K=c2Δ2 (c2 - жесткость упругого элемента 10, определяемая предварительной тарировкой, Δ2 - деформация упругого элемента 10, замеряемая в процессе нагружения); a, b - расстояния от стойки 5 до образца 1 и стойки 9 соответственно.

Пример

Испытанию на растяжение подвергали образцы прямоугольной формы длиной 16 см, высотой 4 см и шириной 4 см, изготовленные из мелкозернистого бетона В20 с соотношением В/Ц=0,741, Ц/П=1:3,789.

Расстояние от образца до стойки 5 a=0,2 м=200 мм, от стойки 5 до стойки 9 b=0,2 м=200 мм, длина рычага 4 l=0,8 м=800 мм. Жесткость упругого элемента 7 c1=12500 H/мм, а жесткость упругого элемента 10 c2=12500 H/мм. Элементы передачи усилий выполнены из Ст.3.

Полная деформация образца составила Δ=0,02 мм.

В момент, когда нагрузка, растягивающая образец, максимальна (2 кН), деформация образца равна Δ/2=0,01 мм. В этот момент приложенная нагрузка равна P=c1Δ1=12500 H/мм·0,057 мм=712,5 H, а усилие в компенсаторе K=c2Δ2=12500 H/мм·0,01 мм=125 H.

В момент разрушения образца нагрузка, действующая на образец, близка к 0. При этом приложенная нагрузка равна P=c1Δ1=12500 H/мм·0,007 мм=87,5 H, а усилие в компенсаторе K=c2Δ2=12500 H/мм·0,02 мм=250 H.

Соответственно рассчитываются усилия в упругих элементах 7, 10 на других стадиях нагружения.

Наглядно распределение усилий между образцом (N), упругим элементом 7 (P) и упругим элементом 10 (K) показано в таблице 1.

Таблица 1
Δ, мм N, H P, H K, H
в точке n0 0 0 0 0
в точке n1 0,001 500 170,83 12,5
в точке n2 0,003 1000 345,83 37,5
в точке n3 0,006 1500 525 75
в момент, когда нагрузка, растягивающая образец, максимальна (в точке n4) 0,01 2000 712,5 125
в точке n5 0,014 1500 558,33 175
в точке n6 0,017 1000 404,17 212,5
в точке n7 0,019 500 245,83 237,5
в момент разрушения образца (в точке n8) 0,02 0 87,5 250

Из таблицы 1 видно, что за счет применения упругого элемента 10, перераспределяющего нагрузку между образцом и нагружающим устройством, достигнут технический результат: повышение информативности измерения, заключающееся в построении нисходящей ветви диаграммы растяжения; повышение точности, заключающееся в том, что значение деформации образца можно измерить при любом усилии, т.е. получить любую точку диаграммы. Упрощение способа испытания заключается в самостоятельном перераспределении нагрузки между упругими элементами нагружающего устройства и компенсатора.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1635049, кл. G01N 3/08, 1988.

2. Патент РФ №2001383, кл. G01N 3/08, 1992.

Способ испытания образцов строительных материалов на растяжение, включающий деформирование образца путем приложения к нему растягивающих нагрузок, измерение деформаций и нагрузок и построение полной диаграммы растяжения, отличающийся тем, что испытываемый образец растягивают, перераспределяя действующее на него усилие между упругими элементами, взаимодействующими с рычагом, замеряют деформации в упругих элементах компенсатора и нагружающего устройства, по которым определяют фактическое усилие, действующее на образец в процессе испытания.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области определения прочностных свойств металлов и их сплавов путем приложения растягивающих нагрузок к стандартным плоским или круглым образцам исследуемых металлов, геометрические размеры которых регламентируются ГОСТ 10006-80.

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение хрупких образцов из композиционных материалов и предназначено для авиастроения, судостроения, машиностроения, атомной энергетики.

Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для определения сопротивления протяженному вязкому разрушению высокопрочных трубных сталей класса прочности К65 и выше с ударной вязкостью более 2,5 МДж/м2.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Изобретение относится к испытательной технике для определения механических свойств материалов и изделий. Преимущественная область применения - исследование эксплутационных характеристик антисейсмических гидроамортизаторов атомных реакторов и другого оборудования АЭС.

Изобретение относится к методам определения эксплуатационных характеристик строительных материалов, конкретно к способам определения прочности древесины различных пород на скалывание.

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедической стоматологии, и предназначено для использования при реставрации окклюзионной поверхности комбинированных зубных протезов любой протяженности, поврежденной при частичных сколах керамического облицовочного покрытия.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на прочность при постоянной и переменной нагрузках при комнатной и повышенной температурах и может быть применена в заводской и исследовательской лабораториях.

Изобретение относится к области исследования, а именно измерения механических свойств твердых материалов, например твердых геологических пород в условиях гидростатического давления, и может быть использовано для оценки их качества, а именно их прочности и модуля упругости при сжатии.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к машинам для механических испытаний растяжением, например геосинтетических материалов для дорожных покрытий и т.д., и может применяться в соответствующих областях техники.

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний. На каждый объект действует нагрузка одной и той же величины. Разные объекты имеют разную длину и площадь сечения, при этом площадь сечения объекта прямо пропорциональна его длине. Один объект представляет собой образец, площадь сечения которого So, длина Lo, а другой объект представляет собой два рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно одинаковыми силами, каждый из этих двух образцов имеет площадь сечения So, длину 2×Lo. Оба объекта одноименными концами с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов, перекинутых через ролики, вращающиеся без трения вокруг неподвижно закрепленных осей, связывают между собой. На ролике устанавливают стрелочный индикатор. Другие одноименные концы объектов с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов крепят к подвижной жесткой легкой траверсе. Объекты крепят так, что при нагружении они и линия действия приложенной к этой траверсе нагрузки располагаются вдоль параллельных прямых. Посередине между точками крепления образцов к траверсе предусмотрена зона приложения нагрузки. О достижении предела линейности механических свойств материала судят по величине угла поворота стрелочного индикатора. Технический результат: облегчение процедуры поддержания пропорциональности нагрузок, действующих на два разных образца для каждого момента времени, отсчитываемого от начала процесса. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний, причем на каждый объект действует нагрузка одной и той же величины. Разные объекты имеют разную длину и площадь сечения. Площадь сечения объекта прямо пропорциональна его длине. Один объект представляет собой образец, площадь сечения которого So, длина Lo, а другой объект представляет собой два рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно одинаковыми силами. Каждый из этих двух образцов имеет площадь сечения So, длину 2×Lo. Два объекта испытаний одноименными концами с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов закрепляют на жесткой неподвижной станине, а другими одноименными концами с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов крепят к легкой подвижной жесткой траверсе. Расстояние между точками крепления соответствующих гибких элементов к жесткой станине и между точками крепления соответствующих гибких элементов к легкой подвижной жесткой траверсе одинаково. Посередине между точками крепления соответствующих гибких элементов к этой подвижной траверсе расположена точка приложения внешней нагрузки. О том, что при нагружении достигнут предел линейности механических свойств материалов судят по величине угла поворота легкой подвижной траверсы, с помощью которой передают нагрузку на объекты испытаний. Технический результат: облегчение процедуры поддержания пропорциональности нагрузок, действующих на два разных образца для каждого момента времени, отсчитываемого от начала процесса. 1 табл. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной. Устройство содержит соосные захваты для крепления образца, дугообразные рычаги, соединенные с захватами, и платформы, опирающиеся на стенки захватов. Дугообразные рычаги, выполненные в виде коромысел с отверстиями, с помощью болтов соединены с захватами образца и с платформами, опирающимися на стенки захватов. Центры отверстий дугообразного рычага, соединенного с верхним захватом лежат на одной окружности с центрами отверстий рычага, соединенного с нижним захватом. Технический результат: расширение функциональных возможностей путем нагружения образца не только до разрушения его усилием растяжения, среза или изгиба, но и до разрушения его совместным действием усилий растяжения, среза и изгиба при фиксированном соотношении между величиной усилия при растяжении, величиной усилия при срезе и величиной изгибающего момента. 7 ил.
Изобретение относится к способу изготовления плоских образцов из высокоэластичных полимеров и других материалов, способных испытывать большие деформации в результате нагрузки, для проведения экспериментов на двухосное растяжение. Сущность: осуществляют выкраивание крестообразного образца из плоской пластины с заданной рабочей зоной и рукавами, равномерно разрезанными на тяги, передающими нагрузку, прикрепляемыми одним концом к рабочей зоне, а другим - к захватам испытательной машины. Тяги закрепляют в захватах веерообразно, при этом внутри рукава тяги в захватах располагают равномерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Технический результат: уменьшение искажения полей деформации и напряжений в исследуемой области за счет веерного расположения тяг в захватах испытательной машины, а также создание однородного поля напряжений и деформаций в рабочей области. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Решение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения характеристик металла, проявляемых в технологических операциях холодной обработки давлением. Предложено испытание проводить на специально изготовленном образце в виде круглого диска, который многократно прокатывается в валках лабораторного стана, после каждой прокатки измеряют длину осей полученного эллипса, находят по формулам логарифмические относительные деформации вдоль и поперек направления прокатки, и интенсивность деформации, а также измеряют твердость, в результате аппроксимации графической зависимости между интенсивностью деформации εi и твердостью HV находят выражение H V = N ε i n , в котором численное значение показателя степени при аргументе отражает восприимчивость испытуемого металла к наклепу. Технический результат - определение восприимчивости металла к наклепу в технологических операциях давлением, характеризующихся неограниченно большими деформациями. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области «Физики контактного взаимодействия» материальной среды в предельном состоянии. Сущность изобретения состоит в том, что предельное состояние исследуемой среды определяют по зависимости τ с р к = p с р к t g φ ° + с ,    где τ с р к и p с р к - значения тангенциального главного напряжения ( τ с р к = σ I = σ I I ) и давления, соответствующего главному напряжению растяжения-сжатия ( σ I I I = p с р к ) среды, в условиях компрессионного сжатия образца среды, а значения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды определяют как: 1) в условиях одноосного деформирования , - при выходе линий сдвига на боковую поверхность образца и - под подошвой штампа; 2) при деформировании поверхности полупространства , - при выходе линий сдвига на поверхность полупространства и - под подошвой штампа; 3) при деформации штампом дна вертикальной выработки , - при выходе линий сдвига из стенок выработки и - под подошвой штампа, где рб=(γстрh-cстр)ctgφстр (кг/см2) - бытовое гравитационное давление; 4) при деформации среды в замкнутом массиве , - при выходе линий сдвига в полость над штампом и - под подошвой штампа. Технический результат - обеспечение возможности определения нормального давления и нормальных тангенциальных напряжений сдвига среды в условиях одноосного деформирования, при деформировании поверхности полупространства, при деформации штампом дна вертикальной выработки, .при деформации штампом дна вертикальной выработки и при деформации штампом дна вертикальной выработки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение предназначено для оценки деформативности соединений в изделиях из импрегнированной ткани, подвергаемых двухосному напряжению неразрушающими нагрузками с целью определения деформативных характеристик пневматической конструкции в целом. Образец для испытания соединений импрегнированной ткани включает соединение двух Т-образных деталей, расположенное по оси образца в одном из двух взаимоперпендикулярных направлений. Способ испытания образца соединений импрегнированной ткани, осуществляемый с возможностью учета соединения при оценке напряженно-деформированного состояния опытного образца, вызванного двухосным растяжением, за счет корректировки прикладываемых к образцу усилий из условия обеспечения идентичности его напряженного состояния состоянию образца без соединения. Изобретение обеспечивает сохранение в последующем заданной формы изделия, подвергаемого испытанию. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов на консольный изгиб, кручение, растяжение, сжатие, а также на сложное сопротивление и может быть применено в учебной лаборатории. Устройство содержит основание, закрепленный на нем пассивный захват с испытуемым образцом, вал с активным захватом образца, закрепленный на валу с помощью шпонки шкив с грузом и тягой и рычаг с прикрепленными двумя тягами. На валу установлены радиальный шариковый однорядный подшипник, обхватываемый кольцом, грузы, прикрепленные к кольцу, второй груз, прикрепленный к шкиву, прикрепленный к валу круг с вырезом вдоль диаметра как единое целое с валом и прикрепленный к кругу груз. Рычаг имеет две продольные прорези и обе тяги, прикрепленные к его одному концу с разных сторон, стержень с двумя гайками, соединяющий круг с рычагом, болт, соединяющий стержень с гайкой, и винты, соединяющие эту гайку с рычагом. Пять грузов прикреплены через тяги и блоки. Технический результат: более широкий диапазон исследования прочности образцов материалов, а именно испытание образцов материалов не только на кручение, растяжение, сжатие, на совместное кручение с сжатием, на совместное кручение с растяжением, но и на консольный изгиб и сложное сопротивление. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению изменения длительной прочности бетона во времени эксплуатируемых под нагрузкой в условиях внешней агрессивной среды бетонных и железобетонных конструкций. Сущность: отслеживается разница между деформациями, получаемыми в результате испытания образца на одновременное силовое нагружение и воздействие агрессивной среды, и заранее протарированными данными, полученными испытаниями на длительную прочность образцов в условиях только силового нагружения, осуществляется контроль нагрузки на образец и своевременное ее снижение таким образом, что напряжения в сечении образца остаются постоянными до начала разрушения образца. Устройство содержит резервуар, заполненный агрессивным раствором, раму силовой установки, подвижную и неподвижную траверсы с цилиндрическими шарнирами для реализации сосредоточенного нагружения на железобетонный образец. В качестве нагрузочного устройства использована рычажная система с применением в качестве груза воды, заполняющей резервуар, оборудованный отводной трубкой с вентилем, работа которого регулируется изменением показателей тензометрических приборов на образце. Технический результат: возможность экспериментально определять градиент изменения длительной прочности во времени от начала приложения нагрузки и коррозионного воздействия среды до разрушения опытного образца нагруженного и корродирующего бетона при заданном неизменном значении напряжений в сечении образца с использованием более усовершенствованной по сравнению с прототипом модели испытательного стенда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам измерения относительной продольной деформации на поверхности материальных тел. Экстензометр содержит два референтных тела в виде заостренных инденторов, при этом один индентор жестко связан с корпусом прибора, другой установлен с возможностью перемещения, а также систему передачи этих перемещений. В корпусе прибора дополнительно установлены лазер с оптической системой коллимации излучения, фокусирующая линза, фокус которой совпадает с контролируемой поверхностью, светоделительное зеркало, линза, координатно-чувствительный фотоэлектрический преобразователь и арретир для маятника. Подвижный индентор выполнен с оптическим референтным элементом, центр кривизны которого совмещен с острием индентора и с контролируемой поверхностью, и жестко установлен на шарнирно подвешенном в верхней части корпуса маятнике. Между подвижным и неподвижным инденторами подвешен электромагнит. Сущность: расстояние «А» между острыми кромками двух инденторов измеряют до установки на поверхность. Маятник арретируют, подключают источник света, мнимый фокус луча которого совмещают с острием подвижного индентора, при этом изображение фокальной точки лазерного луча, отраженного от сферического зеркала, с оптическим увеличением «К» фокусируют в положении, соответствующем среднему положению светового пятна на координатно-чувствительном фотоэлектрическом преобразователе, и регистрируют условно нулевую координату «Б» энергетического центра светового пятна. В заарретированном состоянии устанавливают экстензометр на деформируемую поверхность и разарретируют маятник, далее поджимают маятник с подвижным индентором и сферическим зеркалом к деформируемой поверхности посредством электромагнита. Регистрируют координату энергетического центра светового пятна «В», нагружают деформируемую балку и регистрируют координату энергетического центра светового пятна «Г». Относительную продольную деформацию вычисляют по формуле. Технический результат: повышение степени точности определения координат выбранных базовых точек, точности измерения расстояния между острыми кромками инденторов и их взаимных перемещений из-за деформации поверхности, в том числе с учетом структурной неоднородности деформируемого материала. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх