Способ определения прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе

(71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ, включающий испытание образцов и расчет прочности, о т л ич а ю щ и й ся тем, что, с цельюповышения точности, определяют удельную поверхностную энергию, модульупругости и коэффициент Пуассона, арасчет прочности на осевое растяжение и растяжение при водят соответственно згибе проиэо формулам й = 1,128ЕМЧ а(1 Е исиа(1-р й- прочность материала носевое растяжение, кги- прочность материала нрастяжение при изгибекг/см; .Е - модуль упругости, кг/удельная поверхностнаэнергия, кг/см; где К й1024838 30 где б - действующее напряжение,кгс/см3 - длина развивающейся трещины, см;щ - ширина развивающейся трещины смЧ - коэффициент Пуассона; 0 Е - модуль упругости, кгс/см- удельная поверхностнаяэнергия, кгс/смЯ.При увеличении действующего натело напряжения 6 длина Ю и ширина 25 щ трещины будут стремиться соответственно к наибольшему о и наименьшему Ь размерам сечения. В моментразрушения, когда б достигнет зна"чения кр или Ври, длина 1 достигнет 30 значения а, ширина в достигнет значения Ь . В этот момент уравненияэнергетического баланса растягиваемого и изгибаемого тела будут иметьвидг35Хр аф Ь (-,и) ЕМй = 1,128 РУа(1 р 2)(а) ЕЯи й= 1,59 г; где Й - прочность материала на осеРвсе растяжение, кгс/см2,Йо - прочность материала на рас"тяжение при изгибе, кгс/см ,Е - модуль упругости материала,кгс/см;- удельная поверхностная энер-.гия материала, кгс/см;50Ц - коэффициент Пуассона;а - максимальный размер сеченияиспытуемого образца, см.Сущность предлагаемого способазаключается в следующем.В процессе растяжения материалов,имеющих в своей структуре большоечисло дефектов - .инициаторов трещин,по мере возрастания нагрузки происходит процесс увеличения площадидефектов и слияние их в одну разрастающуюся трещину, площадь которойв момент разрушения достигаетплощади сечения образца в месте разрушения. 65(б) Изобретение относится к испытанию строительных материалов, а именно к определению прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе.Известен спосбб определения прочности строительных материалов на осевое растяжение и растяжение при изгибе, включающий испытание образцов и расчет прочности 11,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, неравномернь 1 м распределением напряжений в шейке образца и т.п и, в-третьих, отсутствует возможность проведения повторных испытаний одних и тех же образцов.Цельизобретения - повышение точностиЦель достигается тем, что согласно способу определения прочности строительных материалов на осевое ,растяжение и растяжение при изгибе, включающему испытание образцов и расчет прочности,. определяют удельную поверхностную энергию, модуль уп ругости и коэффициент Пуассона, а расчет прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе производят соответственно по формулам Йеханика такого разрушения на всех этапах развития трещины описывается с помощью уравнений энерге.тического баланса, которые для,.рас.тянутого и изгибаемого тела с трЕ- щиной соответственно будут иметь видхо еф -р)Е д - 2 МЕЮ, Я4 Е ЖКраО (1-,0)=МоЬ;4 Е Выделяя из Формул (3) и (4) значения Й, и й ;, получим- =ф ) 8 Е ОРи 7 СпЦ-ф)б -,И где а - максимальный размерсечения испытываемогообразца, 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 повыситьточность определения прочности наосевое растяжение и растяжение приСостав для каждой средняясерии цо сос- таву для каждой средняясерии по сос- таву 14,80 14,90 14,0 14,78 14,0 13 14 14,63 4 11,515,65 15,40 15,52 16 14 14,33 15,52 . 13 16,69 16,75 16 16,33 16,81 16 16,99 17 12,18 12,37 12,63 12 13,67 15 12,39 14 16,03 2 370311 4,34 0,213 15 16,85.3 . 327610, 4,88 0,225 15 16,84 16,0 15 16,57 16 изгибе за счет повторных измерений,а также за счет высокой точностисамих неразрушающих методовСпособ реализуют следующим образом.Изготавливают образцы из испы-туемого материала, при этом размерыи Форма образцов существенного значения не имеют,Далее образцы подвергают испытаниям:определяют модуль упругости Е икоэффициент Пуассона,О , например,путем измерения скоростей распространения продольных Упр и поперечных Упоп ультразвуковйх волн в образце (точность измерения +0,5),:а также измерения .объемной массыЯ образца,.и расчета значений Еи ,И по формуламЕ ем епр (7) 1372208 4,39 0,224 101 2 . 370311 4,50 0,213 10 3 327610 4,87 0,225 10 263332 7,02 0,198 10 288996 6,11 0,230 10 б 231172 7,74 0,235 10 7 222226 9,38 0,220 10111 8. 253389 8,26 0,225 10 9 223133 9,72 0,210 10 10 301382 3,75 0,174 10 1 У 11 289234 4,06 0,153 10 12 266110 4,56 0,179 10 1 . 372208 4,10 0,224 15. Ю. 2.У - гУп.вж,.е.е" Щ, (8)ъпр попопределяют удельную поверхностную энергию М , например путем со поставления энергий, затрачиваемыхсверлом на высверливание лунки определенного диаметра и глубины вэталонном материале, для которогозначение удельной поверхностной энер гии известно, и в испытуемом материале, для которого оно определяется (точность метода составляет порядка +1,0) .1 5 По полученным значениям модуляупругости, коэффициента Пуассона,удельной поверхностной энергии имаксимальному размеру сечения испытуемого образца рассчитывают проч О ность на растяжение приизгибе соот 2 йВетственно по формулам (5) и (6),Се- рии О см для каждой сериидпя каждой средняясерии. по сос- таву средняя по со стану 4 263332 5,55 0,198 15 16,0111 Б 288996 5,34 "0,230 15 16,57 16 16,38 15,7 . б 231172 6,65 0,235 15 16,56 14 7 222226 8,26 0,220 15 18,06111 8 253389 7,30 0,225 1518,13 18 19,7 21 18,11 9 223133 9,71 0,210 15 18,14 20 301382 4,90. 0,174 15 14 16,02 16,54 16,84 10 14,67 16 16,4714 266110 6,12 0,179 15 12 Составитель Д. МепуришвилиТехред А.Бабинец Корректор Г. Огар Редактор В. Иванова Заказ 4386/41 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Т 7 11 289234 5,46 0,153 15 В таблице приведены результаты сравнительных испытаний, .проведенных по предлагаемому способу на кубах-образцах 100 х 100 х 1000 мм и 150 х 150 х 150 мм и по ГОСТ 10180-78. Анализ результатов сравнительных испытаний показывает; средняя погрешность определения й по предлагаемому способу достигает 0,8, по ГОСТ 10180-78 - 7,74, средняя погрешность определения крипо предлагаемому способу составляет 1,33,по ГОСТ 10180-78 - 7,3,Таким образом, точность предлагаемого способа в 6-7 раз выше известного.Зкономический эффект от применения изобретения может быть полученза счет повышения точности определе 40 ния прочности материала .на осевоерастяжение и растяжение.при изгибе,.а также за счет сокращения расходаматериала на изготовление образцов.