Способ определения предела выносливости материала Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к области испытаний, к способам определения предела выносливости.

Цель изобретения - повышение точности определения предела выносливости бетона за счет учета дополнительных напряжений, вызванных расклинивающим действием адсорбированной бетоном воды.

На чертеже представлены кривые деформирования бетона по различным программам нагружения, поясняющие реализацию способа.

Устройством для реализации способа является испытательная машина, позволяющая сжимать образцы бетона до разрушения при различных скоростях нагружения и в условиях ползучести, снабженная датчиками деформации и напряжения.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно определяют предельную деформацию бетона при сжатии, для

чего, например, дополнительный образец бетона может быть сжат до разрушения. После этого сжимают образец бетона до уровня ниже предела выносливости, поддерживают нагрузку постоянной и определяют деформацию после насыщения деформации ползучести. Умножив предельную деформацию бетона на отношение достигнутого уровня напряжения к деформации на уровне насыщения деформации ползучести, получим значение предела выносливости бетона.

Физическая сущность изобретения заключается в том, что бетон разрушается при одном значении предельной деформации сжатия при кагружеиии образцов по разным программам. Деформации его ползучести обратима и происходит от напряжения, дополнительного к напряжению от нагрузки, порожденного адсорбционным влиянием воды, выражающимся в ее расклинивающем действии. При этом до

достижения уровня предела выносливости величина деформации ползучести пропорциональна нагрузке, а следовательно, про- порциокальна напряжению и полная деформация, Для подтверждения этого бетонные призмы размерами 10x10x40 см с крупностью заполнителя до 10 мм нормального хранения в трехмесячном возврасте подвергались испытанию на осевое сжатие на прессе П-50, Трение между торцами призмы и щеками пресса устранялось путем нанесения парафина на торцы призм.

Измерения продольных деформаций осуществлялись датчиками сопротивления при длине базы 50 мм, которые приклеивались посередине на двух противоположных гранях призм. Показания датчиков брались двумя приборами АИД (для фиксации деформаций отдельно по каждому датчику) с ценой деления .

До определенной величины нагрузки, конкретно в рассматриваемом случае ома составила 300 Н, бетон не деформировался и эта величина была принята действительным началом О прямоугольных координат б,Ј . Сразу же для обеспечения возможно мгновенного приложения к бе- гону максимальной разрушающей нагрузки ей придавалась принятая в таких случаях скорость 150 МПа/с. В момент pas- рушения образца одновременно наблюдателями фиксировалась по манометру пресса величина разрушающей нагрузки, а по двум АИД - величина предельной деформации. Таким образом, показания манометра давала величину мгновенной максимальной разрушающей силы и одновременно с этим определялась величина п$ едельной деформации как среднее арифметической из двух показаний АИД. По оси ординат откладывали полученную величину ОД действительного предела прочности, равного ,0 МПа. Из точки Д по горизонтали откладывалась величина ДМ, предельная деформация (укорочение) бетсна Е - 104 10 . Ш точки N проводили вертикаль Ып до пересечения с осью абсцисс.Точку N соединяем с действительным началом координат О. Таким образом, испытанием лишь одного опытного бетонного образца устанавливаются мгноаенный предел прочности, соответствующая ему предельная упругая деформации и прямая ON, выражая зависимость между напряжениями и деформациями бетона, тангенс угла наклона, который к оси абсцисс является его модулем упругости. Площгдь треугольника OflN, полученная автоматически, представляет собой работу бетона при его разрушении.

Следующий опыт посвящен определению предела прочности и соответствующей ему предельной деформации обычным способом, т.е. при скорости приложения нагрузки 0,2 МПа/с. Была построена кривая напряжений-деформаций, 8 результате предел прочности R 21,6 МПа, а предельная сжимаемость е 108- . Точка перелома кривой Г в момент разрушения

оказалась на вертикали Nn. Затем был испытан опытный образец-близнец, к которому мгновенно была приложена разрушающая нагрузка, соответствующая пределу прочности R 21,6 МПа. При этом предельнаяупругая деформация е 90-10 5 (гГ), конечная точка которой оказалась на прямой , модуля упругости бетона. В дальнейшем , деформация ао времени продолжалась и ее конечная точка Г в момгнт разрушения

дошла до вертикали Nn.

Для более полного раскрытия природы предельных характеристик бетона был проведен опыт с приложением сжимающей раз- рушаюш,ей нагрузки со значительно

меньшей скоростью, а иманио V 0,005 МПа/с, и строилась кривая напряжений-деформаций. Предел прочности оказался равным 19,S МПа,.а конечная точка предельной деформации (е 11010 5)сойпала с точкой перелома диаграммы и сказалась также почта на вертикали Nn, т.е. по величине она равна мгновенной максимальной упругой деформация. При приложении мгновенной разрушающей нагрузки к бетону, соответствующей R 19,6 МПа, конец упругой деформации дошел до линии модуля упругости, а вся деформация (упругая + деформация во времени) дошла до вертикали Nn, совпав с точкой перелома указанной кривой.

При определении обычным способом модуля упругости при малых напряжений, в частности внезапно приложенной на- грузкя, равной 0,25 R 6,7 Мпа, предельная деформация соответствовала величине в- 35 10 и она также ложилась на линию модуля упругости.

Пример. Опытная бетонная призма была подвергнута статическим сжимающим

нагрузкам, равным 0.25R 670 Н и 0,4 И 1000 Н, до установления прямолинейной зависимости между р, Ј .

Опыты показали, что при сжимающих повторных нагрузках, равных 0.25R, рост

деформации ползучести прекратился при g 22 . а при приложении 0.4R - при е 31 10 . Соединив конечные точки предельных деформаций ползучести dec началом координат, получаем прямую, поназывающую прямую пропорциональность между предельными деформациями ползучести и им соответствующими нагрузками, а продолжив эту прямую до пересечения с вертикалью Nn, получаем величину Sn пре- дела выносливости. Подвергнув опытную бетонную призму повторным сжимающим нагрузкам, соответствующим пределу выносливости RV 13,5 МПа при количестве циклов п 2 106, бетон не разрушался, а деформация ползучести оставалась той же самой, что при установлении прямолинейной зависимости между напряжением и деформацией. Суммарная деформация от нагрузки и ползучести равнялась мгновен- ной максимальной упругой деформации бетона.

Формула изобретения

Способ определения предела вынесли- вости материала, заключающийся в том, что нагружают образец статической нагрузкой, определяют при этом нагружении предельную характеристику материала при статическом нагружении и коэффициент пропорциональности между пределом выносливости и предельной характеристикой при статическом нагружении, по которым определяют предел выносливости, отличающийся тем, что, с целью повышении точности определения предела выносливости бетона за счет учета дополнительных напряжений, вызванных расклинивающим действием адсорбированной бетоном воды, нагружение осуществляют сжимающей нагрузкой до уровня ниже предела выносливости с последующей выдержкой образца в условиях ползучести до насыщения деформации ползучести, з качестве коэффициента пропорциональности определяют отношен.э достигнутого при нагружении уровня нэпря- жения к деформации на уровне насыщение деформации ползучести, а в качестве предельной характеристики определяют предельную деформацию бетона при одноосном сжатии.

О 10 20Ъ040 50 60 W 80 90100 110 6-10

.4П

-10

.

Изобретение относится к испытаниям, к способам определения предела выносливости. Цель изобретения - повышение точности определения предела выносливости бетона за счет учета дополнительных напряжений, вызванных расклинивающим действием адсорбированной бетоном воды. Определяют предальную деформацию при сжатии бетона. Образец бетона нагружают до уровня ниже предела выносливости и выдерживают в условиях ползучести до достижения насыщения деформации ползучести. Произведение предельной деформации на отношение достигнутой нагрузки к деформации на уровне насыщения представляется собой предел выносливости. 1 ил.