Способ оценки эксплуатационной работоспособности профилированного листа из полимерных композитных материалов Российский патент 2020 года по МПК G01M5/00 G01N3/20 

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и изделий на их основе, конкретно, профилированного листа (профлист или ПЛ) различного назначения из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Изобретение может быть использовано для определения эксплуатационных характеристик и выдачи рекомендаций по безопасному использованию изделий из ПЛ на основе тестируемых материалов, работающих в условиях статического нагружения.

Известен способ определения механических свойств материала путем испытания на изгиб, заключающийся в том, что образец в виде консольной балки прямоугольного сечения упруго нагружают изгибом, регистрируют модуль упругости материала, затем образец дополнительно нагружают пластическим изгибом до различных остаточных прогибов, а о механических свойствах материала судят по остаточным прогибам и модулю упругости материала [Авторское свидетельство СССР №834446].

Известны стандартизированные способы испытаний на изгиб образцов металлических и неметаллических листовых или имеющих прямоугольное поперечное сечение материалов [ГОСТы 25.604, 4648, 9454, 9550, 14019, 18228, 27208], для которых применяются стандартные приспособления (оснастка) в виде двух опор и нагружающего устройства. По ГОСТ 25.604-82 метод испытаний образцов из композиционного материала на изгиб с применением указанной оснастки состоит из определения, в том числе, зависимости прогиба от нагрузки при нагружении образца вплоть до разрушения.

Известен ГОСТ Р 56810-2015 (Композиты полимерные. Метод испытания на изгиб плоских образцов. Дата введения 2017-01-01). Сущность метода заключается в изгибе плоского образца постоянного прямоугольного сечения, свободно лежащего на двух опорах, с постоянной скоростью нагружения до момента разрушения образца или до того момента, когда деформация растяжения на внешней поверхности образца достигнет предварительно заданного значения. Прочность при изгибе вычисляют по представленной формуле, учитывающей ширину и толщину образца, длину пролета между опорами, а также максимальную нагрузку, предшествующую разрушению образца.

Известен способ определения механических характеристик материалов, в частности, модуля упругости, предельной прочности, предельной деформации стержней из ПКМ [Патент РФ №2451281]. Изобретение предусматривает нагружение горизонтально установленного образца возрастающей нагрузкой, регистрацию величины нагрузки и соответствующей деформации образца и последующий расчет значений механических характеристик, при этом образец в виде стержня постоянного сечения с шарнирно закрепленными концами подвергают продольному изгибу путем продольного нагружения, регистрируют величину продольной нагрузки и соответствующие величины стрелы прогиба и радиуса кривизны в зоне наибольшего прогиба, продольное нагружение продолжают до начала разрушения образца, напряжение σ, деформацию ε и модуль упругости Е определяют по формулам.

Известны виды нагрузок, действующие на профилирующие листы, применяемые в строительстве, например, в качестве кровли, и их расчетные величины, например, снеговых или ветровых нагрузок (Методическое пособие по применению профилированных стальных настилов в строительстве http://profnastilspb.ru/gost_pdf/).

Наиболее близким заявляемому изобретению по методологии испытаний является ГОСТ Р 52752-2007 (Опалубка. Методы испытаний. Дата введения 2008-06-01). По предлагаемому стандарту оценка прочности и жесткости элементов опалубки осуществляется по результатам их контрольных статических испытаний нагружением путем сопоставления значения фактической несущей способности и жесткости элемента и соответствующих значений фактической разрушающей нагрузки и прогиба элемента, определенных по результатам испытаний, с соответствующими расчетными значениями, установленными в проектной документации, стандартах и (или) ТУ на опалубку и ее элементы. Однако известный метод не учитывает особенности эксплуатации профлиста из ПКМ, который должен иметь способность прогибаться под воздействием нагрузок, например, снеговых нагрузок в качестве кровли и ветровых при ограждения, при этом изделиям не требуется высокие прочностные и жесткостные требования как для опалубки.

Профилированный лист из ПКМ по сравнению с металлическим обладает более низким модулем упругости, что приводит к прогибам и требует особого контроля для применения в каждой из областей применения (кровля, настилы, ограждения, несущие конструкции и другие).

Вышеуказанне методики испытаний не адаптированы для оперативной выдачи рекомендаций по использованию тестируемых материалов на основе получаемых данных. Конкретно, для оценки работоспособности профлистов из полимерных композиционных материалов, в том числе из однонаправленно армированных, широко используемых в различных областях хозяйственной деятельности.

Технической задачей изобретения является оценка работоспособности и контроль качества выпускаемой продукции из профилированного листа на основе ПКМ путем проведения испытаний листовых образцов и контроля за их эксплуатационными параметрами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение на основе достаточно легко реализуемой на практике методики точности определения механических характеристик профилированных листовых изделий из ПКМ необходимой, в частности, при выпуске нового сортамента продукции и ее безопасной эксплуатации. Этот результат достигается путем сравнения данных, полученных при испытании, с теоретическими, полученными в результате аналитических расчетов и/или с помощью программных продуктов.

Поставленная техническая задача решается подобранной авторской программой испытаний листовых образцов из ПКМ на изгиб под действием распределенной нагрузки по этапам с определением показателей, точностью их измерения, отслеживанием результатов измерения:

Сущность заявленного технического решения состоит в нагружении профилированного листа, установленного на опорных ложементах испытательной оснастки, распределенной нагрузкой заданного номинала, имитирующей эксплуатационную (например, снеговую нагрузку) и сравнения измеренных показателей с соответствующими допустимыми расчетными значениями теоретическими и/или нормативными, в т.ч. установленными в проектной и конструкторской документации, стандартах, технических условиях (ТУ), справочных материалах.

Сущность заявленного технического решения поясняется изобразительными элементами:

Фигура 1. Установка образца профлиста - объекта испытаний

Фигура 2. Измерение базового расстояния

Фигура 3. Укладка имитатора нагрузки

Фигура 4. Выдержка образца под нагрузкой

Фигура 5. Измерение прогиба

Фигура 6. Перемещения при расчетной нагрузке образца по примеру №1

Фигура 7. 1-я форма потери устойчивости (местная потеря устойчивости стенки) по примеру №1

Фигура 8. Перемещения при 120%-й расчетной нагрузке по примеру №1.

Фигура 9. 1-я форма потери устойчивости при 120%-й расчетной нагрузке по примеру №1.

Фигура 10. Перемещения при расчетной нагрузке по примеру №2

Фигура 11. 1-я форма потери устойчивости (местная потеря устойчивости стенки) по примеру №2

Фигура 12. Перемещения при 120%-й расчетной нагрузке по примеру №2

Фигура 13. 1-я форма потери устойчивости при 120%-й расчетной нагрузке по примеру №2.

На всех этапах испытательная оснастка выполняет роль неподвижных элементов строительной конструкции, на которые профилированный лист устанавливается в процессе эксплуатации, обеспечивает безопасность при установке имитатора нагрузки, обеспечивает удобство и точность измерений.

Этап №1 программы испытаний в общем виде проводят следующим образом (по подэтапам):

1.1. Испытательная оснастка собирается так, чтобы профиль опорных ложементов соответствовал профилю объекта испытаний, а расстояние между опорами - ближайшее к заданному значению L₁.

1.2. Фактическое расстояние между опорами измеряют рулеткой между внутренних краев опорных ложементов с двух сторон испытательной оснастки, записать в протокол его среднее арифметическое значение.

1.3. На направляющие шпильки испытательной оснастки наворачивают опорные гайки на уровне приблизительно 200 мм от конца шпилек. Нагружающая балка устанавливается ложементом вверх, одеваясь на направляющие шпильки. Объект испытаний кладется сверху таким образом, чтобы его центр находился приблизительно посередине между опорными ложементами испытательной оснастки. Свободные концы объекта испытаний должны выступать за пределы опорных ложементов не менее чем на 100 мм.

1.4. С помощью измерительной линейки замеряют фактическая ширина объекта испытаний W. Измерения проводятся по обоим опорным ложементам, в протокол записывается среднее арифметическое значение.

1.5. Опорные гайки выставляются таким образом, чтобы профилированный ложемент нагружающей балки плотно касался объекта испытаний. На концы шпилек устанавливаются измерительные гайки и шайбы. Внешний вид испытательной оснастки на данном этапе испытаний показан на фигуре Ошибка! Источник ссылки не найден..

1.6. С помощью штангенциркуля измеряют расстояние Н_{0_1} и Н_{0_2} от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки. Измерение показано на фигуре Ошибка! Источник ссылки не найден..

1.7. В бытовые полипропиленовые мешки насыпается имитатор нагрузки (металлическая дробь, песок, мелкий щебень и т.п.). Каждый мешок взвешивается на весах, на нем с помощью перманентного маркера наносится его фактический вес. Отклонение по весу между мешками должно составлять не более 5%. Суммарный вес нагрузки Q_сумм определяется как

причем W и L₁ выражаются в миллиметрах.

Размеры мешков должны выбираться таким образом, чтобы вес мешка не превышал 50 кг. Мешки укладываются равномерно по всей поверхности объекта испытаний между опорными ложементами. Допускается укладывать мешки не более чем в 2 слоя.

В протокол записывается фактический суммарный вес нагрузки.

Внешний вид испытательной оснастки на данном этапе показан на фигуре 3.

1.8. С помощью опорных гаек, вращаемых синхронно, нагружающую балку опускают, пока между ее опорным ложементом и объектом испытаний не возникнет визуально контролируемый зазор, величина которого должна быть не менее 50 мм.

1.9. С помощью секундомера замеряют интервал выдержки.

1.10. Вращением опорных гаек нагружающую балку поднимают до касания ее опорным ложементом объекта испытаний. Внешний вид оснастки на данном этапе показан на фигуре Ошибка! Источник ссылки не найден. С помощью штангенциркуля или металлической линейки измеряются текущие расстояния H_{1_1} и H_{1_2} от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки. Измерение показано на фигуре Ошибка! Источник ссылки не найден..

1.11. Измерения проводятся по обоим концам нагружающей балки. Фактическое значение прогиба под нагрузкой D₁ определяется по формуле:

Фактическое значение прогиба записывается в протокол.

Объект испытаний считают выдержавшим проверку, если он соответствуют требованиям, приведенным для этапа №1 программы испытаний: максимальные деформации под действием номинальной нагрузки в течение 5 минут не выше допустимых.

Сущность этапа №2 программы испытаний состоит в дополнительном нагружении профилированного листа, установленного на опорных ложементах испытательной оснастки, распределенной нагрузкой заданного номинала, имитирующей предельную расчетную (например, пиковую снеговую нагрузку), и осуществления контроля состояния профилированного листа и его прогиба.

Испытания проводят непосредственно после окончания испытаний по этапу №1.

Этап №2 программы испытаний проводят следующим образом (по подэтапам):

2.1. Вращением опорных гаек нагружающую балку поднимают до касания ее опорным ложементом объекта испытаний.

2.2. В бытовые полипропиленовые мешки насыпается дополнительный имитатор нагрузки (металлическая дробь, песок, мелкий щебень и т.п.). Каждый мешок взвешивается на весах, на нем с помощью перманентного маркера наносится его фактический вес. Отклонение по весу между мешками должно составлять не более 5%. Суммарный вес дополнительной нагрузки Q_сумм1 определяется как

Новые мешки укладываются равномерно поверх уже уложенных.

В протокол записывается фактический полный суммарный вес нагрузки.

2.3. С помощью опорных гаек, вращаемых синхронно, нагружающая балка опускается, пока между ее опорным ложементом и объектом испытаний не возникнет визуально контролируемый зазор, величина которого должна быть не менее 50 мм.

2.4. С помощью секундомера замеряется интервал выдержки. В процессе выдержки каждые 10 минут контролируется наличие зазора между объектом испытаний и опорным ложементом нагружающей балки и отсутствие видимых признаков разрушения объекта испытаний.

Объект испытаний считают выдержавшим проверку, если он соответствуют требованиям, приведенным для этапа №2 программы испытаний: без визуально наблюдаемых признаков разрушения образец выдержал максимальную нагрузку в течение 60 минут.

Сущность этапа №3 программы испытаний состоит в разгрузке предварительно нагруженного профилированного листа, установленного на опорных ложементах испытательной оснастки, и осуществления контроля его остаточного прогиба.

Испытания проводят непосредственно после окончания испытаний по этапу №2.

Этап №3 программы испытаний проводят следующим образом (по подэтапам):

3.1. Имитатор нагрузки снимают с объекта испытаний. Вращением опорных гаек нагружающую балку поднимают до касания ее опорным ложементом объекта испытаний.

3.2. С помощью штангенциркуля измеряют текущие расстояния Н_{2_1} и Н_{2_2} от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки.

Измерения проводят по обоим концам нагружающей балки. Фактическое значение остаточного прогиба D₂ определяют по формуле:

Фактическое значение остаточного прогиба записывают в протокол.

Объект испытаний считают выдержавшим проверку, если он соответствуют требованиям, приведенным для этапа №3 программы: остаточные деформации не превышают допустимые.

По результатам проведенных на трех этапах программы испытаний делают вывод о работоспособности профилированного листа и изделий на его основе в условиях применения по целевому назначению, например, для кровли или ограждения.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Пример №1

Профилированный лист из ПКМ с шагом профиля 200, размером нижней полки 70, верхней полки 70 и высотой профиля 35 мм, выполнен из стеклопластика на основе ткани полотняного плетения из Е-стекла толщиной 0,25 мм с укладкой слоев (0°/90°, ±45°, ±45°, 0°/90°) и полиэфирного связующего, с содержанием ткани 70%, расчетный модуль упругости материала Е=22 МПа, толщина композита 1 мм, установлен на линейные опоры с расстоянием между опорами 1 м. Полная ширина листа составляет 1,59 м, полная длина - 2 м. Вертикальная распределенная нагрузка на лист в зоне между опорами составляет 192 кг/м².

1.1. Предварительный расчет.

Выполнен расчет напряженно-деформированного состояния конструкции методом конечных элементов.

На фиг. 6 показано поле перемещений конструкции. Максимальные расчетные перемещения в зоне между опорами составляют 8,0 мм.

Запас по местной устойчивости стенки профлиста составляет 29% (фиг. 7). Для увеличенной на 20% нагрузки, составляющей 230 кг/м², максимальные расчетные перемещения составляют 9,6 мм (фиг. 8).

Расчетный запас по устойчивости стенки при такой нагрузке составляет 8% (фиг. 9).

Таким образом, выполненный расчет показывает, что рассматриваемый тип профилированного листа пригоден для применения в конструкциях с шагом между опорными поверхностями не более 1000 мм, с действующими нагрузками не более 192 кг/м² и максимальными перемещениями не более 1/100 пролета (10 мм) при запасе прочности 1,2. Типовым применением данного профлиста может быть покрытие кровли с шагом подкрепляющих элементов (обрешетки) не более 1000 мм, с расчетным значением снеговой нагрузки не более 192 кг/м².

1.2. Проведение испытаний

Испытания данного профлиста на изгиб под действием распределенной нагрузки с помощью предложенной оснастки выполняется следующим образом.

1.1. Испытательная оснастка собирается таким образом, чтобы профиль опорных ложементов соответствовал геометрии с шагом профиля 200, размером нижней полки 70, верхней полки 70 и высотой профиля 35 мм, расстояние между опорами составляет 1000 мм.

1.2. На направляющие шпильки испытательной оснастки наворачиваются опорные гайки на уровне приблизительно 200 мм от конца шпилек. Нагружающая балка устанавливается ложементом вверх, одеваясь на направляющие шпильки. Объект испытаний кладется сверху таким образом, чтобы его центр находился приблизительно посередине между опорными ложементами испытательной оснастки. Свободные концы объекта испытаний при этом выступают за пределы опорных ложементов приблизительно на 500 мм.

1.3. Опорные гайки выставляются таким образом, чтобы профилированный ложемент нагружающей балки плотно касался объекта испытаний.

1.4. На концы шпилек устанавливаются измерительные гайки и шайбы. Измеряется расстояние Н_{0_1} и Н_{0_2} от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки. Измерены следующие значения: Н_{0_1}=100,0 мм, Н_{0_2}=99,5 мм.

1.5. Определяется расчетный суммарный вес нагрузки Q_сумм=Q_n1×(W×L1)/106=192×(1,590×1)=305,28 кг. Имитатор нагрузки в виде песка засыпается в 9 мешков. Фактическая измеренная масса каждого составляет: 34,5; 33,5; 36; 31; 35,5; 34,5; 32,5; 35; 33,5 кг. Общая фактическая масса имитатора нагрузки составляет 306 кг. Мешки укладываются равномерно по всей поверхности объекта испытаний между опорными ложементами в один слой.

1.6. С помощью опорных гаек, вращаемых синхронно, нагружающая балка опускается, пока между ее опорным ложементом и объектом испытаний не возникает визуально контролируемый зазор, составляющий порядка 50 мм.

1.7. С помощью секундомера замеряется интервал выдержки, составляющий 5 минут.

1.8. Вращением опорных гаек нагружающая балка поднимается до касания ее опорным ложементом объекта испытаний. С помощью штангенциркуля измерены текущие расстояния H_{1_1}=107,6 и H_{1_2}=108,1 от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки.

1.9. Рассчитано фактическое значение максимального прогиба под нагрузкой по формуле: D₁=(H_{1_1}+Н_{1_2}-H_{0_1}-H_{0_2})/2=(107,6+108,1-100,0-99,5)/2=8,1 мм. Полученное значение не превышает 10 мм и менее чем на 5% превышает расчетное значение прогиба. Таким образом, испытанный профлист соответствует требованиям п. 1 программы испытаний.

1.10. Вращением опорных гаек нагружающая балка поднимается до касания ее опорным ложементом объекта испытаний.

1.11. Суммарный вес дополнительной нагрузки рассчитывается по формуле Q_сумм1=0,2×Q_сумм=0,2×305,28=61,06 кг. Имитатор нагрузки в виде песка засыпается в 9 мешков. Фактическая измеренная масса каждого составляет: 6,5; 6,5; 7; 7; 6,5; 7; 6,5; 7; 7 кг. Общая фактическая масса имитатора дополнительной нагрузки составляет 61 кг. Общая фактическая масса суммарной нагрузки, таким образом, составляет 367 кг.

1.12. С помощью опорных гаек, вращаемых синхронно, нагружающая балка опускается, пока между ее опорным ложементом и объектом испытаний не возникает визуально контролируемый зазор, составляющий порядка 50 мм.

1.13. С помощью секундомера замеряется интервал выдержки, составляющий 60 минут.

1.14. Визуально контролируемых признаков разрушения профлиста не наблюдается. Таким образом, испытанный профлист соответствует требованиям п. 2 программы испытаний.

1.15. Имитатор нагрузки снимается с объекта испытаний. Вращением опорных гаек нагружающая балка поднимается до касания ее опорным ложементом объекта испытаний.

1.16. С помощью штангенциркуля измеряются текущие расстояния Н_{2_1}=100,2 мм и Н_{2_2}=99,6 мм от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки.

1.17. Фактическое значение остаточного прогиба D₂ определяется по формуле D₂=(H_{2_1}+H_{2_2}-Н_{0_1}-H_{0_2})/2=(100,2+99,6-100,0-99,5)/2=0,15 мм.

1.18. Фактическое значение остаточного прогиба не превышает 10% от максимально допустимого прогиба. Таким образом, профлист считается выдержавшим проверку по п. 3.

1.19. Поскольку испытанный профлист соответствует требованиям всех 3 пунктов программы испытаний, он признается годным для применения в качестве покрытия кровли с шагом подкрепляющих элементов (обрешетки) не более 1000 мм, с расчетным значением снеговой нагрузки не более 192 кг/м².

Пример №2

Профилированный лист из ПКМ с шагом профиля 200, размером нижней полки 70, верхней полки 70 и высотой профиля 35 мм, выполнен из стеклопластика на основе хаотично армированного стекломата из Е-стекла толщиной 0,4 мм с укладкой слоев в направлении 0° и полиэфирного связующего, с содержанием ткани 60%, расчетный модуль упругости материала Е=22 МПа, толщина композита 1,6 мм, установлен на линейные опоры с расстоянием между опорами 1 м. Полная ширина листа составляет 1,59 м, полная длина - 2 м. Распределенная нагрузка на лист в зоне между опорами составляет 277 кг/м².

2.1. Предварительный расчет

Выполнен расчет напряженно-деформированного состояния конструкции методом конечных элементов.

На фиг. 10 показано поле перемещений конструкции. Максимальные расчетные перемещения в зоне между опорами составляют 20,0 мм.

Запас по местной устойчивости стенки профлиста составляет 26% (фиг. 11).

Для увеличенной на 20% нагрузки, составляющей 330 кг/м², максимальные расчетные перемещения составляют 24 мм (фиг. 12).

Расчетный запас по устойчивости стенки при такой нагрузке составляет 5% (фиг. 13).

Таким образом, выполненный расчет показывает, что рассматриваемый тип профилированного листа пригоден для применения в конструкциях с шагом между опорными поверхностями не более 1000 мм, с действующими нагрузками не более 277 кг/м² с не регламентированными максимальными перемещениями при запасе прочности 1,2. Типовым применением данного профлиста может быть подпорная стенка с сыпучим заполнением (например, стенка зернохранилища), с шагом подкрепляющих элементов (обрешетки) не более 1000 мм, с расчетным значением нагрузки не более 277 кг/м².

2.2. Проведение испытаний

Испытания данного профлиста на изгиб под действием распределенной нагрузки с помощью предложенной оснастки выполняется следующим образом.

2.1. Испытательная оснастка собирается таким образом, чтобы профиль опорных ложементов соответствовал шагу профиля 200, размером нижней полки 70, верхней полки 70 и высотой профиля 35 мм, расстояние между опорами составляет 1000 мм.

2.2. На направляющие шпильки испытательной оснастки наворачиваются опорные гайки на уровне приблизительно 200 мм от конца шпилек. Нагружающая балка устанавливается ложементом вверх, одеваясь на направляющие шпильки. Объект испытаний кладется сверху таким образом, чтобы его центр находился приблизительно посередине между опорными ложементами испытательной оснастки. Свободные концы объекта испытаний при этом выступают за пределы опорных ложементов приблизительно на 500 мм.

2.3. Опорные гайки выставляются таким образом, чтобы профилированный ложемент нагружающей балки плотно касался объекта испытаний.

2.4. На концы шпилек устанавливаются измерительные гайки и шайбы. Измеряется расстояние Н_{0_1} и Н_{0_2} от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки. Измерены следующие значения: Н_{0_1}=100,1 мм, Н_{0_2}=100,5 мм.

2.5. Определяется расчетный суммарный вес нагрузки Q_сумм=Q_n1×(W×L1)/106=277×(1,590×1)=440,43 кг. Имитатор нагрузки в виде песка засыпается в 12 мешков. Фактическая измеренная масса каждого составляет: 37; 36; 38,25; 32,5; 37,5; 36,75; 38; 38,5; 39,75; 35; 37,25; 35,75 кг. Общая фактическая масса имитатора нагрузки составляет 442,25 кг. Мешки укладываются равномерно по всей поверхности объекта испытаний между опорными ложементами в один слой.

2.6. С помощью опорных гаек, вращаемых синхронно, нагружающая балка опускается, пока между ее опорным ложементом и объектом испытаний не возникает визуально контролируемый зазор, составляющий порядка 50 мм.

2.7. С помощью секундомера замеряется интервал выдержки, составляющий 5 минут.

2.8. Вращением опорных гаек нагружающая балка поднимается до касания ее опорным ложементом объекта испытаний. С помощью штангенциркуля измерены текущие расстояния H_{1_1}=121,0 и H_{1_2}=120,9 от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки.

2.9. Рассчитано фактическое значение максимального прогиба под нагрузкой по формуле: D₁=(H_{1_1}+Н_{1_2}-Н_{0_1}-Н_{0_2})/2=(121,0+120,9-100,1-100,5)/2=20,65 мм. Полученное значение менее чем на 5% превышает расчетное значение прогиба. Таким образом, испытанный профлист соответствует требованиям п. 1 программы испытаний.

2.10. Вращением опорных гаек нагружающая балка поднимается до касания ее опорным ложементом объекта испытаний.

2.11. Суммарный вес дополнительной нагрузки рассчитывается по формуле Q_сумм1=О_сумм1=0,2×Q_сумм=0,2×440,43=88,1 кг. Имитатор нагрузки в виде песка засыпается в 6 мешков. Фактическая измеренная масса каждого составляет: 15; 14,5; 15; 13,5; 15; 14,75 кг. Общая фактическая масса имитатора дополнительной нагрузки составляет 87,75 кг. Общая фактическая масса суммарной нагрузки, таким образом, составляет 530 кг.

2.12. С помощью опорных гаек, вращаемых синхронно, нагружающая балка опускается, пока между ее опорным ложементом и объектом испытаний не возникает визуально контролируемый зазор, составляющий порядка 50 мм.

2.13. С помощью секундомера замеряется интервал выдержки, составляющий 60 минут.

2.14. Визуально контролируемых признаков разрушения профлиста не наблюдается. Таким образом, испытанный профлист соответствует требованиям п. 2 программы испытаний.

2.15. Имитатор нагрузки снимается с объекта испытаний. Вращением опорных гаек нагружающая балка поднимается до касания ее опорным ложементом объекта испытаний.

2.16. С помощью штангенциркуля измеряются текущие расстояния Н_{2_1}=100,3 мм и Н_{2_2}=100,7 мм от верхней поверхности шайб до верхней поверхности нагружающей балки.

2.17. Фактическое значение остаточного прогиба D₂ определяется по формуле D₂=(H_{2_1}+H_{2_2}-H_{0_1}-H_{0_2})/2=(100,3+100,7-100,1-100,5)/2=0,2 мм.

2.18. Фактическое значение остаточного прогиба не превышает 10% от максимально допустимого прогиба. Таким образом, профлист считается выдержавшим проверку по п. 3.

2.19. Поскольку испытанный профлист соответствует требованиям всех 3 пунктов программы испытаний, он признается годным для применения в качестве элемента подпорной стенки с шагом подкрепляющих элементов (обрешетки) не более 1000 мм, с расчетным значением нагрузки не более 277 кг/м².

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств изделий на основе профилированного листа (ПЛ) различного назначения из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Сущность: проводят испытания образца листа нагрузкой до фактически разрушающих значений нагрузки и прогиба и сравнения этих показателей с соответствующими расчетными значениями, в т.ч. установленными в проектной документации, стандартах, регламентах и(или) технических условиях. На первом этапе испытаний образец ПЛ, установленный на опорных ложементах испытательной оснастки, нагружают распределенной нагрузкой заданного номинала, имитирующей эксплуатационную нагрузку для заданного расстояния между опорами, в течение заданного отрезка времени контролируя состояния листа и его прогиба. При этом считают, что образец выдержал проверку при условии, что его максимальные деформации под действием номинальной нагрузки в течение 5 минут не выше допустимых расчетных значений. Затем на втором этапе образец дополнительно нагружают распределенной нагрузкой заданного номинала, имитирующей предельную расчетную величину, при этом контролируют состояние ПЛ и его прогиба. Считают, что образец выдержал проверку при условии, что он без визуально наблюдаемых признаков разрушения выдержал максимальную нагрузку в течение 60 минут. На третьем этапе проводят разгрузку нагруженного профилированного листа и осуществляют контроль за состоянием его остаточного прогиба, при этом считают, что образец выдержал проверку при условии, что его остаточные деформации не превышают допустимые расчетные значения. По результатам проведенных на трех этапах испытаний делают вывод о работоспособности профилированного листа и изделий на его основе в условиях использования по целевому назначению. Технический результат: повышение точности и оперативности определения механических характеристик профилированных листовых изделий из ПКМ на основе достаточно легко реализуемой на практике методики. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ оценки эксплуатационной работоспособности профилированного листа из полимерных композитных материалов, состоящий в проведении испытаний на изгиб образца листа нагрузкой до приближающихся к разрушающим значениям нагрузки и прогиба и сравнения этих показателей с соответствующими расчетными значениями, отличающийся тем, что образец профилированного листа, установленный на опорных ложементах испытательной оснастки, на первом этапе испытаний нагружают распределенной по площади нагрузкой заданного номинала, имитирующей эксплуатационную нагрузку для заданного расстояния между опорами, и в течение заданного периода времени контролируют состояние листа и его прогиба, при этом считают, что образец выдержал проверку при условии, что его максимальные деформации/прогиб под действием номинальной нагрузки в течение 5 минут не выше допустимых расчетных значений, затем

на втором этапе образец дополнительно нагружают распределенной по площади нагрузкой заданного номинала, имитирующей предельную расчетную величину, и в течение заданного периода времени контролируют состояние листа и его прогиба, при этом считают, что образец выдержал проверку при условии, что он без визуально наблюдаемых признаков разрушения выдержал максимальную нагрузку в течение 60 минут, затем на третьем этапе проводят разгрузку нагруженного листа и осуществляют контроль за состоянием его остаточного прогиба, при этом считают, что образец выдержал проверку при условии, что его остаточные деформации/прогиб не превышают допустимые расчетные значения, по результатам проведенных на трех этапах испытаний делают вывод о работоспособности профилированного листа и изделий на его основе при изгибе в условиях эксплуатации по целевому назначению.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе испытаний суммарный вес нагрузки Q_сумм определяется как Q_сумм=Q_n1×(W×L₁)/10⁶,

где W - средняя ширина образца (мм), L₁ - заданное расстояние между опорами (мм), Q_n1 - нагрузка заданного номинала.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на втором этапе испытаний суммарный вес дополнительной нагрузки Q_сумм1 определяется как

Q_сумм1=0,2×Q_сумм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе испытаний предельное отклонение от номинального значения прогиба D_max1 образца при нагружении распределенной нагрузкой номинальным значением Q_n1 для заданного расстояния между опорами L₁ составляет не более +0,05×D_max1.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на третьем этапе испытаний номинальное значение остаточного прогиба/деформация образца после снятия нагрузки равно 0 при предельном отклонении +0,1×D_max1.