Способ определения прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе Советский патент 1983 года по МПК G01N33/38 

Изобретение относится к испытани строительных материалов, а именно к определению прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе. Известен способ определения проч ности строительных материалов на осевое, растяжение я растяжение при изгибе, включающий испытание, обра1зцов и расчет прочности Г.. Недостатком известного способа является низкая точность, вызванная тем, что, во-первых, прочность определяют только в одном сечении образца - в месте разрушения, во-вторых, при испытаниях имеют место значительные инструментальные и методические погрешности, вызванные трудностью центрирования растягиваемых образцов, неравномерным распределением напряхсений в шейке образца и т.п., и, в-третьих, отсутст вует возможность проведения повторных испытаний одних и тех же образцов. Цель изобретения - повышение точ ности. Цель достигается тем, что соглас но способу определения прочности строительных материалов на осевое .растяжение и растяжение при изгибе, включающему испытание образцов и расчет прочности,, определяют удельную поверхностную энергию, модуль у ругости и коэффициент Пуассона, а расчет прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе произво дят соответственно по формулам Rp ii28ViTi f r . где Rp - прочность материала на осе вое растяжение, кгс/см ; R-J, - прочность материала на рас тяжение при изгибе, кгс/см Е - модуль упругости материала кгс/см ; л) - удельная поверхностная эне гия материала, кгс/см; . ja - коэффициент Пуассона; а - максимальный размер сечени испытуемого образца, см. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В процессе растяжения материалов имеющих в своей структуре большое число дефектов -.инициаторов трещин по мере возрастания нагрузки происходит процесс увеличения площади дефектов и слияние их в одну разрас тающуюся трещину, площадь которой в момент разрушения достигаетплощади сечения образца в месте разрушения. Механика такого разрушения на всех этапах развития трещины описы вается с помощью уравнений энергетического баланса, которые дпя,.растянутого и изгибаемого тела с трбиной соответственно будут иметь вид .,- 4ve.i f) .E J l-diV 2vew, (2) где СГ - действующее напряжение, кгс/см ; С - длина развивающейся трещины, см; m - ширина развивающейся трещины., см; / - коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости, кгс/см ; ) - удельная поверхностная энергия, кгс/см. При увеличении действующего на тело напряжения G длина К и ширина m трещины будут стремиться соответственно к наибольшему а и наименьшему b размерам сечения. В момент разрушения, когда б достигнет значения RP или Кри, длина С достигнет значения о, ширина m достигнет значения b. В этот момент уравнения энергетического баланса растягиваемого и изгибаемого тела будут иметь 4иаЬС - ; )аЬ; Выделяя из формул (3) и (4) значения Rp и RpH получим Х -7 Е -.,..- (5) -Р ICatl- f r аС1-/) Чи- 5т1 Г 4) - максимальный размер сечения испытываемого образца, см, 1,128 и 1,59- постоянные коэффициенты, вычисленные аналитическим путем. Преимущество предлагаемого способа состоит в возможности использования неразрушающих методов контроля при исследовании физико-механических характеристик материала, что позволяет значительно повысить точность определения прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе за счет повторных измерений а также за счет высокой точности самих неразрушающих методов. Способ реализуют следующим образом. . Изготавливают образцы из испы- туемого материала, при этом размеры и форма образцов существенного значения не имеютi Далее образцы подвергают испытаниям:определяют модуль упругости Е и коэффициент Пуассона yt) , например, путем измерения скоростей распространения продольных Vflp и поперечных VOOP ультразвуковых волн в об-разце (точность измерения ±0,5%), а также измерения объемной массы .ЗГ образца, и расчета значений Е и А( по формулам Г Е -с- У„„, iа /J - Ч 2Vnon ГТрПОП определяют удельную поверхностную энергию , например путем сопоставления энергий, затрачиваемых сверлом на высверливание лунки определенного диаметра и глУбийы В эталонном материале, для которого значение удельной поверхностной энергии известно, и в испытуемом материале, для которого оно определяется (точность метода составляет порядка +1,0%) . По полученным значениям модуля упругости, коэффициента Пуассона, удельной- поверхностной энергии и максимальному размеру сечения испытуемого образца рассчитывают прочность на растяжение прн изгибе соответственно по формулам (5) и (Б}.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ, включающий испытание образцов и расчет прочности, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, определяют удельную поверхностную энергию, модуль упругости и коэффициент Пуассона, ai расчет прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе производят соответственно по формулам / Е- Rp 1,128 VSTi h T ll-Je Vi, Vsn и R ll--j Il р где К„ -прочность материала на j осевое растяжение, кг/см , R -прочность материала на PV растяжение при изгибе, кг/см ; , -модуль упругости, кг/см , Е V ; удельная поверхностная энергия, кг/см; . М -коэффициент Пуассона; (Л Максимальный размер сечеа. ния испытуемого образца, см.

1 372208 4,39 0,224 10 14,80

1 2 . 370311 4,50 0,213 10 14,90

3 327610 4,87 0,225 10 14,63

4 263332 7,02 0,198 10 15,65

II .5 288996 6,11 0,230 10 15,40

- 6 231172 7,74 0,235 10 15,52

I 222226 9,380,2201016,69

.

III 8. -253389 8,260,2251016,75

9 223133 9,720,2101016,99

10 301382 3,75 0,174 10 12,18

IV 11 289234 4,06 0,153 10 12,37

12 266110 4,56 0,179 10 12,63

2370311 4,34 0,213 15 16,85

14,0

15 13 14 14,0

14,78

16 14 13

14,33

15,52

16 16

16,81

16,33

17

-12 15 14

13,67

12,39

17

16,0

16,57

15 16

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний, .проведенных по предлагаемому способу на кубах-образцах 100x100x1000 мм и 150x150x150 мм и по ГОСТ 10180-78.

Анализ результатов сравнительных испытаний показывает; средняя погрешность определения R- по предлагаемому способу достигает 0,8%, по ГОСТ 10180-78 - 7,74%, средняя погрешность определения RpH по предлаПродолжение таблища

гаемому способу составляет 1,33%, по ГОСТ 10180-78 - 7,3%.

Таким образом, точность предлагаемого способа в 6-7 раз выше известного.

Экономический эффект от применения изобретения может быть получен за счет повышения точности определения прочности материала на осевое растяжение и растяжение при изгибе, а также за счет сокращения расхода материала на изготовление образцов.