СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК G01N3/08 

Описание патента на изобретение RU2200943C2

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании процессов разрушения хрупких материалов с образованием трещин, в частности, при равновесных испытаниях образцов бетонов по схеме трехточечного изгиба.

Известен способ определения трещиностойкости материалов при равновесных испытаниях образцов с фиксацией размеров развивающейся трещины (ГОСТ 29167-91. Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении). Размер трещины определяют в процессе поэтапного нагружения с выдержками 60-120 с с помощью микроскопического наблюдения.

Недостатком способа является прерывистость испытаний, которая не дает полной картины развития трещины в любой промежуток времени, а также, учитывая сравнительно высокую скорость процесса, метод микроскопического наблюдения уступает электрическим параметрам по точности и достоверности при измерении скорости роста трещины в бетоне.

Известны также способы определения трещиностойкости материалов, заключающиеся в том, что на контролируемом изделии по направлению развития трещины размещают несколько датчиков, подключенных к преобразующему электрическому прибору, по сигналам которого судят о параметрах развития трещины (А.С. 780648, G 01N 3/08, 1986 г., А.С. 572642, С 01 В 7/16, 1977 г. - прототип).

Недостатком известных способов является недостаточная точность и достоверность измерений скорости роста трещин ввиду того, что при испытании такого неоднородного и разнопрочного материала, как бетон, используемые фольговые датчики или токопроводящие полоски из фольги в момент развития трещины в бетоне могут не разорваться или может происходить "опережение" или "запаздывание" разрыва датчиков, учитывая разный уровень концентрации напряжений вблизи устья развивающейся трещины в образце, выполненном из высоко- или малопрочного бетона, что вносит большую погрешность в измерения. Эти способы требуют тщательного подбора фольговых датчиков (полосок) по сечению с обязательной тарировкой в зависимости от прочности и трещиностойкости различных видов и составов бетонов.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности и достоверности определения параметров трещиностойкости путем прямого определения параметров скорости роста трещин в условиях действия постоянной нагрузки.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения трещиностойкости материалов, заключающемся в том, что на контролируемом изделии по направлению развития трещины размещают несколько датчиков, подключенных к преобразующему электрическому прибору, по сигналам которого судят о параметрах развития трещины, датчики размещают на известном расстоянии друг от друга и крепят на подложках из фольги, выполненной из материала с пределом прочности на разрыв, превышающим предел прочности на разрыв материала контролируемого изделия, датчики подключают к высокоскоростному осциллографу, по сигналам которого определяют время роста трещины и скорость ее прохождения.

Датчики размещают на известном расстоянии друг от друга для возможности определения скорости прохождения трещины между датчиками.

Датчики крепят на подложках из фольги, выполненной из материала с пределом прочности на разрыв, превышающим предел прочности на разрыв материала контролируемого изделия, для исключения разрыва фольги при прохождении под ней трещины и срабатывания датчика точно при прохождении под ним трещины без "опережения" или "запаздывания", что в отличие от прототипа позволяет более точно определить время прохождения трещины между датчиками.

Датчики подключают к высокоскоростному осциллографу для определения по его сигналам времени прохождения трещины между датчиками и скорости прохождения трещины с учетом расстояния между ними, что обеспечивает прямое определение параметров скорости роста трещин без предварительной тарировки, что является новым техническим эффектом заявляемого способа, повышает точность и достоверность полученных результатов.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее способ; на фиг.2 - осциллограмма скорости роста трещины.

На контролируемом образце 1 размещены выполненные из фольги подложки 2. На подложках 2 размещены датчики 3, каждый из которых подсоединен с помощью проводников к высокоскоростному осциллографу (не показан). Нагружение осуществляют с применением элемента жесткости в виде кольца 4.

Способ осуществляют следующим образом.

На контролируемом изделии по направлению развития трещины размещают подложки из фольги с наклеенными на них датчиками на известном расстоянии друг от друга. Подложка из фольги выполнена из материала с пределом прочности на разрыв, превышающим предел прочности на разрыв материала контролируемого изделия. Датчики подключают к преобразующему высокоскоростному электрическому прибору, по сигналам которого определяют время роста трещины и скорость ее прохождения.

Пример конкретного выполнения.

Перед проведением равновесных испытаний с применением известного элемента жесткости 4 в образце 1 из бетона на пути роста инициируемой трещины наклеивали полоски 2 из медной фольги, толщиной 0,1-0,2 мм, с последующей наклейкой на них проволочных тензодатчиков 3 с базой 10-20 мм. Количество медных полосок 2 с датчиками 3 ограничено высотой разрушаемой поверхности образца - балочки 1 (см. фиг.1) и определяет количество точек регистрации моментов времени прохождения через них трещины. В процессе медленного нагружения вплоть до образования и роста трещины из надреза в бетоне фольга не разрушается ввиду значительного превышения предела прочности на разрыв меди по отношению к бетону σвмеди= 240 МПа, σбетона≤10 МПа). Возникающие при нагружении деформации и разрывы в бетоне передаются через деформацию полосок фольги 2 наклеенным на них тензодатчикам 3 (фиг.1), которые соединены в мостовую схему и подключены через тензоусилитель к соответствующим каналам высокоскоростного, например светолучевого, осциллографа. В процессе испытания на светочувствительной ленте осциллографа фиксируют характер изменения деформации фольги в результате деформации и последующего разрыва бетона после прохождения трещины через соответствующий участок (фиг.2). По характеру изменения кривых деформации фольги и по отметкам времени от электронных часов определяют моменты времени прохождения трещины в бетоне под каждым тензодатчиком (в моменты характерных всплесков). Зная расстояния между тензодатчиками и интервалы времени прохождения между ними трещины, определяют скорость трещины на каждом интервале.

В процессе определения скорости роста трещины параллельно по известной методике получают полную диаграмму деформирования (разрушения) образца (ГОСТ 29167-91), используя двухкоординатный самописец с подключенными к нему датчиком нагрузки и датчиком деформации.

Похожие патенты RU2200943C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ 2000
  • Бурлаченко О.В.
  • Заболотный Р.В.
RU2170919C1
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ 1999
  • Бурлаченко О.В.
  • Заболотный Р.В.
RU2185531C2
МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 1999
  • Сердобинцев Ю.П.
  • Трунин А.В.
RU2170679C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ В ПРОЦЕССЕ РАЗРУШАЮЩЕГО ИСПЫТАНИЯ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ 2002
  • Перфилов В.А.
  • Митяев С.П.
RU2225606C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ УПЛОТНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Агаянц И.М.
  • Романов С.И.
  • Усов В.Н.
RU2165078C2
ОБРАЗЕЦ ИЗ ХРУПКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ 2001
  • Ушаков А.В.
  • Акчурин Т.К.
  • Григорьевский В.В.
RU2194265C1
ОБРАЗЕЦ ИЗ ХРУПКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ 2002
  • Ушаков А.В.
  • Акчурин Т.К.
  • Григорьевский В.В.
  • Шевченко В.И.
RU2216721C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Пиунов Е.М.
  • Жога Л.В.
  • Попов П.В.
RU2162216C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ 2000
  • Фомичев В.Т.
  • Москвичева Е.В.
  • Савченко А.В.
  • Петров С.И.
  • Воробьев Е.В.
RU2187586C1
ФИЛЬТРУЮЩИЙ НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ 2000
  • Мензелинцева Н.В.
  • Желтобрюхов В.Ф.
  • Круподерова Е.С.
  • Ковалева Л.В.
RU2166016C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 200 943 C2

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании процессов разрушения хрупких материалов с образованием трещин, в частности, при равновесных испытаниях образцов бетонов по схеме трехточечного изгиба. Способ определения трещиностойкости материалов заключается в том, что на контролируемом изделии по направлению развития трещины размещают несколько тензодатчиков, подключенных к преобразующему электрическому прибору, по сигналам которого судят о параметрах развития трещины. Тензодатчики размещают на расстоянии друг от друга и крепят на подложках из фольги, выполненной из материала с пределом прочности на разрыв, превышающим предел прочности на разрыв материала контролируемого изделия. Тензодатчики подключают к высокоскоростному осциллографу, по сигналам которого определяют время роста трещины и скорость ее прохождения. Техническим результатом изобретения является повышение точности и достоверности определения параметров трещиностойкости путем прямого определения параметров скорости роста трещин в условиях действия постоянной нагрузки. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 200 943 C2

Способ определения трещиностойкости материалов, заключающийся в том, что на контролируемом изделии по направлению развития трещины размещают несколько датчиков, подключенных к преобразующему электрическому прибору, по сигналам которого судят о параметрах развития трещины, отличающийся тем, что датчики, выполненные в виде тензодатчиков, размещают на известном расстоянии друг от друга и крепят на подложках из фольги, выполненной из материала с пределом прочности на разрыв, превышающим предел прочности на разрыв материала контролируемого изделия, тензодатчики подключают к высокоскоростному осциллографу, по сигналам которого определяют время роста трещины и скорость ее прохождения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2200943C2

Устройство для регистрации процесса развития трещин 1974
  • Литвак Виктор Израилевич
  • Баранов Николай Владимирович
  • Склярский Владимир Львович
  • Ружинский Станислав Николаевич
SU572642A1
Способ измерения развития трещин 1979
  • Сыров А.В.
  • Яблонский И.С.
SU780648A1
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ КЕРНОДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ СТЕКОЛЬНЫХ ПРЕССОВ 1929
  • Кулешов Н.Н
SU20279A1
СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 1991
  • Фирстов Сергей Алексеевич[Ua]
  • Войницкий Сергей Александрович[Ua]
RU2019810C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ 1993
  • Коробко В.И.
  • Слюсарев Г.В.
RU2066860C1
СТАЛЬ 1993
  • Дегтярев А.Ф.
  • Савина Т.В.
  • Дюбанов В.Г.
  • Жебровский В.В.
  • Гурков Д.М.
  • Ощепков В.Ф.
  • Эйдинзон Д.А.
RU2113534C1
Способ изготовления фильтросов для вдувания воздуха в аэротанках 1932
  • Рыжковский А.Н.
SU29167A1
Бетоны
Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.

RU 2 200 943 C2

Авторы

Перфилов В.А.

Митяев С.П.

Даты

2003-03-20Публикация

2001-04-09Подача