СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКОВ СЛУЖБЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2021 года по МПК G01N3/00 

Предложение относится к области строительства и может быть использовано при определении расчетных сроков службы строительных материалов.

За аналог принят способ определения долговечности изделий из хрупкого материала (патент на изобретение №2359244). Способ основан на том, что образцы испытывают до разрушения при стационарном режиме, фиксируют их долговечности и по полученным результатам судят о долговечности изделия при заданном режиме нагружения. Такой способ не позволяет надежно теоретически определять сроки службы материала.

За прототип принят способ определения термофлуктуационных констант обобщенного уравнения Журкова известный из литературы (Прогнозирование поведения строительных материалов при неблагоприятных условиях эксплуатации: учебное пособие / В.П. Ярцев, О.А. Киселёва. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. – 124 с.). Способ основан на том, что по полученным экспериментальным данным логарифма долговечности от напряжения, которые были статистически обработаны, при трех различных температурах строится семейство веерообразных прямых, сходящихся в точке. Далее построенные прямые температур перестраиваются в прямые напряжений графика, построенного в координатах «логарифм долговечности – обратная температуры». Для этого выбираются три напряжения и находятся точки их пересечения с прямыми температур. Две из четырех термофлуктуационных констант (lgτ₀ и T_m) находятся из координат точек пересечения графика, построенного в координатах lgτ – 1000/T_m. Оставшиеся две константы находятся из графика, построенного в координатах U–σ. Определенные таким способом константы входят в обобщенное уравнение Журкова, с помощью которого и определяют срок службы строительных материалов. В данном случае для определения сроков службы также используются условия эксплуатации. Недостатком такого способа определения термофлуктуационных констант обобщенного уравнения Журкова является сложность определения констант, связанная с необходимостью наличия у лица осуществляющего прогнозирования специальной узконаправленной подготовки, и высоких трудозатрат, а также к ним относятся значительные погрешности, возникающие при определении констант.

Технической задачей является упрощение определения констант при сокращении трудозатрат требуемых на определение сроков службы строительных материалов и увеличение надежности проводимого прогноза.

Поставленная техническая задача достигается тем, на шестипозиционном стенде образцы материала в количестве не менее 6 нагружают не менее 5 значениями некритической нагрузки при трех постоянных температурах с фиксацией времени до разрушения. Для определения сроков службы строительных материалов определяют граничные условия: логарифм периода колебания кинетической единицы lgτ0, являющегося термофлуктуационной константой обобщенного уравнения Журкова, предельное напряжение σm и предельную температуру существования твердого тела Tm, также являющуюся термофлуктуационной константой обобщенного уравнения Журкова. Логарифм периода колебания кинетической единицы и предельное напряжение определяют координатами точки полюса семейства веерообразных прямых температур. Предельная температура существования твердого тела находят из линейной зависимость тангенса угла наклона прямых температур графика lgτ – σ, исходя из условия, что при предельной температуре существования твердого тела тангенс угла наклона прямой равен нулю. Срок службы определяют как сумма логарифма периода колебания кинетической единицы и произведения 2,3 на значение углового коэффициента взятого с обратным знаком прямой зависимости обратной температуры увеличенной в 1000 раз от изменения углового коэффициента прямых температур графика, построенного в координатах «логарифм времени – напряжение» на разницу между предельным и действующими напряжениями и на разницу обратных значений действующей и предельной температур.

Сущность предложения поясняется чертежами, где:

На фигуре 1 изображена схема установки для проведения испытания.

Шестипозиционный стенд состоит из рамы 1, выполненной из уголков. На опорной площадке рамы 2 установлены опорные стержни 3 на расстоянии друг от друга равным пролету балки. Образец 4 помещается на опорные тумбы и нагружается с помощью грузового устройства 5. Повышенная температура создается стержневыми электронагревателями 6. Для снижения теплопотерь и создания направленного теплового потока на опорную площадку установлен и закреплен на раме кожух 7. Температура задается ЛАТРом 1М 220В-9А, а регулируется потенциометром ЭПВ2-11А гр. ХК 0300 °С и дополнительно контролируется термометром с точностью 1 °С. Термопара и шарик термометра расположены в зоне разрушения рабочего участка образца.

Для устранения влияния механических колебаний при разрушении образцов использовалось демпфирующее устройство – ёмкость, заполненную песком, сверху которого уложен резиновый ковёр толщиной 20 мм.

При определении долговечности образец, предварительно выдержанный в течение длительного времени при температуре и влажности проведения эксперимента, помещался на опорные стержни испытательного стенда и нагружался не критичной нагрузкой. Срок службы определяется при не менее 5 различных напряжениях и 3 температурах. По полученным результатам строиться график в координатах логарифм времени – напряжение и определяется точка пересечения прямых температур (полюс). Ордината точки полюса дает значение константы lgτ0. Абсцисса точки полюса дает значение предельного напряжения σm. Предельная температура существования твердого тела Tm находится из линейной зависимость тангенса угла наклона прямых температур полученного графика.

Срок службы материала находится на основании определенных граничных условий, предполагаемых условий эксплуатации и скорости изменения долговечности от изменения напряжения и температуры по формуле: , что позволяют определять долговечность строительных материалов без определения термофлуктуационных констант γ и U0, что в свою очередь не требует дополнительных перестроений графиков, в связи с чем облегчается процесс прогнозирования и повышается точность производимых расчетов.

Предложение относится к области строительства и может быть использовано при определении расчетных сроков службы строительных материалов. Способ определения срока службы строительного материала заключается в том, что на шестипозиционном стенде образцы материала в количестве не менее 6 нагружают не менее 5 значениями некритической нагрузки при трех постоянных температурах с фиксацией времени до разрушения, для определения сроков службы строительных материалов определяют граничные условия: логарифм периода колебания кинетической единицы lgτ₀, являющийся термофлуктуационной константой обобщенного уравнения Журкова, предельное напряжение σ_m и предельную температуру существования твердого тела T_m, также являющуюся термофлуктуационной константой обобщенного уравнения Журкова. Логарифм периода колебания кинетической единицы и предельное напряжение определяют координатами точки полюса семейства веерообразных прямых температур, а предельную температуру существования твердого тела находят из линейной зависимости тангенса угла наклона прямых температур графика lgτ – σ исходя из условия, что при предельной температуре существования твердого тела тангенс угла наклона прямой равен нулю. Срок службы определяют как сумму логарифма периода колебания кинетической единицы и произведения 2,3 на значение углового коэффициента, взятого с обратным знаком, прямой зависимости обратной температуры, увеличенной в 1000 раз, от изменения углового коэффициента прямых температур графика, построенного в координатах «логарифм времени – напряжение», на разницу между предельным и действующими напряжениями и на разницу обратных значений действующей и предельной температур. Технический результат - упрощение определения констант при сокращении трудозатрат, требуемых на определение сроков службы строительных материалов, и увеличение надежности проводимого прогноза. 1 ил.

Способ определения срока службы строительного материала, заключающийся в том, что на шестипозиционном стенде образцы материала в количестве не менее 6 нагружают не менее 5 значениями некритической нагрузки при трех постоянных температурах с фиксацией времени до разрушения, для определения сроков службы строительных материалов определяют граничные условия: логарифм периода колебания кинетической единицы lgτ₀, являющийся термофлуктуационной константой обобщенного уравнения Журкова, предельное напряжение σ_m и предельную температуру существования твердого тела T_m, также являющуюся термофлуктуационной константой обобщенного уравнения Журкова, причем логарифм периода колебания кинетической единицы и предельное напряжение определяют координатами точки полюса семейства веерообразных прямых температур, а предельную температуру существования твердого тела находят из линейной зависимости тангенса угла наклона прямых температур графика lgτ – σ исходя из условия, что при предельной температуре существования твердого тела тангенс угла наклона прямой равен нулю; при этом срок службы определяют как сумму логарифма периода колебания кинетической единицы и произведения 2,3 на значение углового коэффициента, взятого с обратным знаком, прямой зависимости обратной температуры, увеличенной в 1000 раз, от изменения углового коэффициента прямых температур графика, построенного в координатах «логарифм времени – напряжение», на разницу между предельным и действующими напряжениями и на разницу обратных значений действующей и предельной температур.