Способ определения предела выносливости материала

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (лцю G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632211/28 (22) 05.01.89 (46) 07.01.91. Бюл. М 1 (71) Грузинский научно-исследовательский институт. энергетики и гидротехнических сооружений (72) В.К. Балавадзе и М.М. Лордкипанидзе (53) 620.178(088,8) (56) Методика усталостных испытаний.

Справочник./Под ред Школьника Л.М. M.:

Металлургия, 1978, с, 99-104. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА

В Ы Н ОСЛИ В ОСТИ МАТЕ РИАЛА (57) Изобретение относится к испытаниям, к способам определения предела выносливоИзобретение относится к области испытаний, к способам определения предела выносливости.

Цель изобретения — повышение точности определения предела выносливости бе. тона 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 полэучести, снабженная датчиками деформации и напряжения.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно определяют предельнУю деформацию бетона при сжатии, для

„„Я2„„1619121 А1 сти. 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. чего, например, дополнительный образец бетона может быть сжат до разрушения.

После этого сжимают образец бетона до уровня ниже предела выносливости, поддерживают нагрузку посгоянной 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 нагружении 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 атом до достижения уровня предела выносливости величина деформации пслэучести пропорциональна нагрузке,,а следовательно, про-<орционапьна напряжению и полная деформация, Для подтверждения этого бетонные призмы размерами 10х10х40 см с крупностью заполнителя до 10 мм нормального хранения в трехмесячном всзврасте подвергались испытанию на осевое сжатие на прессе П вЂ” 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 пссередин8 на двух противоположных гранях призм. Псказэния датчиков брались двумя приборами АИД (для фиксации деформаций отдельно по каждому датчику) с ценой деления 10 .

ДО определенной величины нагрузки, конкретно в рассматриваемом случае она составила 300 Н. бетон не деформировался и эта величина была принята действительным началом О прямоугольных координат о;й . Сразу же для обеспечения возможно мгновенного приложения к бетону максимальной разрушающей нагрузки ей придавалась принятая в таких случаях скорость 150 МПа/с. В момент разрушения образца одновременно наблюдателями фиксировалась по манометру пресса величина раэрушакицей нагрузки. а по двум

АИД вЂ” величина предельнОй дефЩзмаЦии.

Таким образом, показания манометра давали величину мгновенной максимальной разрушающей сипы и Одновремеинс с этим определялась величина предельной деформации как среднее арифметической из двух показаний У.ИД. По оси ординат откидывали полученную величину ОД действительного предела и рочиасти, равного R-25,0 МПа.

Из точки Д по 1-Оризонтали откладывалась величина Дй, предельная деформация (укорсчение) бетона з-104 10 . Из точки N проводили верти1<аль NI1 ДО пересечения с осью абсцисс. Точку И соединяем с действительным началом координат О. Таким образом, испытанием лишь одного опытнсгс бетонного образца устанавливаются мгновенный 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.

Площадь треугольника ОДИ, 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 гривая напряжений-деформаций. 8 результате предел прочности R = 21,6 МПа, а предельная сжимаемссть е = 108 10 . 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 предельная упругая деформация я = 99.10 (гГ), конечная тс п<а которой сказалась на псямсй модуля упругости бетона. В дальнейшем деформация во времени продолжалась и ее конечная точка Г в момент разрушения дошла до вертикали N<.

Для более полного раскрытия природы. предельных характеристик бетона бып проведен опыт с приложением сжимающей разрушающей нагрузки со значительно меньшей скоростью, а именно V = 0,005

МПз/с, и строилась кривая напряжений-деформаций. Предел прочности оказался равным й" = 19,6 МПа;, а конечная тачка предельной деформации (е =110105) совпала с точкой перелома диаграммы и сказалась также почти на вертикали Nn, -:.е, по величине она равна мгновенной максимальной упругой деформации, При приложении мгновенной разрушающей нагрузки к бато ну, соответствующей R"= 19,6 МПа, конец упругой деформации дошел до линии модуля упругости, а вся деформация (упругая

+ деформация во времени) дошла до вертикали Кп, совпав с точкой перелома указанной кривой.

При определении обычным спосором модуля упругости при малых напряжений, в частности внезапно приложенной на- грузки, равной 0,25 R = 6,7 Мпа, пре45 дельная деформация соответствовала величине а =3510 иснатакжеложилась на линию модуля упругости.

Пример. Опытная бетонная призма была подвергнута статическим сжимающим

50 нагрузкам, равным 0,25R = 670 Н и 0,4 81000 Н, до установления прямолинейной зависимости между р, 8, Опыты показали, что при сжимающих повторных нагрузках, равных 0,25й, рост

55 деформации пслзучести прекратился npv е = 22 10 5а при приложении 0,48 — при в = 31 10 . Соединив конечные точки предельных деформаций пслзучести d с с началом координат, получаем прямую, по1S19121 казывающую прямую пропорциональность между предельчыми деформациями ползучести и им соответствующими нагрузками, а продолжив зту пргмую до пересечения с вертикалью йп, получаем величину S пре- 5 дела выносливости. Подвергнув опытную бетонную призму повторным сжимающим нагрузкам, соответствующим пределу выносливости Rv 13,5 МПа при количестве циклов n - 2 10, бетон не разрушался, а 10 деформация ползучести оставалась той же самой, что при установлении прямолинейной зависимости между напряжением и деформацией. Суммарная деформация от нагрузки и ползучести равнялась мгновен- 15 ной максимальной упругой деформации бетона.

Формула изобретения

Способ определения предела выносли- 20 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, 3 качестве коэффициента прспорциональнссти определяют отношен :;" достигнутого при нагружении уровня напря-, жения к деформации на уровне насыщения деформации ползучести, а в качает-ве предельной характеристики определяют предельную деформацию бетона при одниосном сжатии, 17,0

РюгД

21,0 г

18,0

81/

Q,0 бО

Составитель Д. Поспелов

Редактор Л, Гратилло Техред M.Mopråíòàë Корректор M. Демчик

Заказ 41 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101