Способ определения напряженно-деформированного состояния материала при сжатии и устройство для осуществления способа

(72) Авторы изобретеиив В.А. Сафронов и Т.А. Григорьева Государственный всесоюзный научно-иссле 3 дрательскийинститут строительных материалов и конструкцйй"-"им. П.П. Будникова(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГОСОСТОЯНЧЯ МАТЕРИАЛА ПРИ СЖАТИИИ УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к испытаниям и исследованиям прочностных и деформативных характеристик материалов строительных конструкций, например асбестоцементных, и может быть использовано в других отраслях народного хоэяй- э ства.Известен способ испытания бетонных призм для определения прочности м.".те" риала, его деформативных характеристик (модуля упругости, деформаций10 ползучести, упругого последействия и т.п,) и диаграммы работы бетона при центральном сжатии, включающий установку образца, оснащенного измерительными приборами, на опорную плиту пресД 5 са по его геометрическому центру, нагружение образца частью разрушающего усилия., замер начальных деформаций, с сравнение их расхождения по каждой ла"30 ре приборов на взаимно противоположных гранях с допустимым отклонением и дальнейшее студенчатое нагружение образца 1. Недостатком известного способа является практическая невозможность реализации намеченной схемы испытания образца точно по физическому центру или по строго заданной схеме деформирования, так как даже указанное многократное дополнительное центриро-, вание, как правило, не может привести к совпадению физического центра сечения с осью пресса, что приводит к снижению дос-оверности полученных данных о прочности, напряжениях и деформациях.Наиболее близким из известны является способ определения напряженно- деформированного состояния материала при сжатии, включающий центрирование образца его загружение и замер деформаций 2.Однако способ не позволяет проводить испытание образцов на все виды внецентренного сжатия (косое, с одинако,ыми и разнонаправленными эксцентр риситетами) по заданной и контроли864127 руемой схеме доформирования, а такжене позволяет осуществить центрирование образца по физической оси в про" цессе испытания под нагрузкой.Цель изобретения - повышение точ 5 ности и достоверности определения, а также обеспечение воэможности регулирования деформированного состояния образца в процессе нагружения.Достигается цель тем, что в сгособе определения напряженно-деформированного состояния материала при сжатии, включающем центрирование образца, его загружение и замер деформаций, загруженный образец перемещают, изменяя положение его физической оси относительно линии действия приложен-. ной нагрузки.Достижение поставленной цели осуществляют также с помощью устройства,20 содержащего опорные плиты пресса, шар нир и измерители деформаций, а также два регулирующих блока, каждый из которых выполнен из коробчатой обоймы, снабженной шарниром по центру поверх 25 ностипримыкающей к опорным плитам пресса, шар яира-распределителя, выполненного и виде пр .странственного сепаратора с упругими фиксаторами, перераспредепительной плиты и регулировочных бол:ов с упорными шарнирамиЗ 0При этом, площадь перераспределительной плиты в 3-6 раэ больше площади сечения испытываемого образца.На фиг, 1 изображена схема устройства для испытания; на фиг. 2 - мно готочечный шаровой плоский шарнир- распределитель; на фиг. 3 - схема установки и испытания образца с помощью устройства.40Устройство состоит из выполненной в виде короба, например четырехугольного (фиг. 1), обоймы 1, устанавливаемой на плите пресса 2, маложестких проставок- амортизаторов 3, обеспе 45 чивающих устоЪчивое горизонтальное положение обойме 1 и минимальный зазор между плитой пресса 2 и установленного в центре наружной поверхности обоймы 1 одиночного шарового шарнира 4, который служит для передачи усилия от плит пресса 2 вдоль линии, проходящей через их центры. Внутри каждой обоймы 1 находится многоточечный плоский шаровой шарнир-распределитель 5. Помимо этого обойма 1 55 снабжена регулировочными болтами 6 с упорными шаровыми шарнирами 7. Регулировочные болты 6 предназначены для 4осуществления центрирования образцаи перемещения его внутри обоймы 1 относительно линии действия равнодействующей приложенной нагрузки.Упорные шарниры 7 на концах болтов6 способствуют более точному и тонкому регулированию положения образца,благодаря точечной передаче усилий,предотвращающей поворот образца,Плоский шарнир-распределитель 5 снабженфиксаторами 8, выполненными, например, в виде упругих стальных изогнутых полос и предназначенными для фиксации положения образца 9 с прикрепленными к его торцовым поверхностямперераспределительными плитами 1 О иприкрепленными к боковым поьерхностям датчиками деформации 1.Плоский шаровой шарнир-распределитель 5 (фиг, 2). в свою очередь состоит из пространственного сепаратора 12, снабженного упругими фиксаторами 8 и выполненного из двух симметрично перфорированных оболочек 13,между которыми свободно расположеныи выступают через перфорации 14 шары 15.Многоточечные шарниры-распределители 5 обеспечивают восприятие и равномерную передачу усилия от обойм. 1на перераспределительные плиты Очерез шары 15 в перфорациях 14 и служат для регулирования положения образца 9 и его физической оси относительно линии действия равнодействующей приложенной нагрузки путем свободного передвижения образца с распределительными плитами 10 по шарам 15в любом направлении (в том числе вокруг любой оси, перпендикулярной кплоскости вращения) при приложениик перераспределительным плитам 1 Онезначительных усилий через регулировочные болты 6Способ с помощью описанного устройства (фиг. 3) осуществляют следующимобразом,Коробчатую обоймуустанавливаютпо рискам на нижнюю плиту пресса 2 намаложестких проставках-аммортизаторах 3 и одиночном шаровом шарнире 4.После этого в коробчатой обойме 1размещают многоточечный шарнир-распределитель 5 между регулировочнымиболтами 6, снабженными, упорными шаровыми шарнирами 7, на который устанавливают между фиксаторами 8 образец 9с симметрично прикрепленными к еготорцовым поверхностям распределительФормула изобретения 40 45 50 2, Устройство для определею.я напряженно-деформированного состояния материала, содержащее опорные плиты пресса, шарнир и измерители деформаций,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности регулирования деформированного состояными плитами 10 и наклеенными на боковые грани датчиками деформаций 11.Затем осуществляют предварительноегеометрическое центрирование образца 9 относительно шарнира 4 с помощьюмноготочечного шарнира-распределителя 5 и регулировочных болтов 6. Поокончании центрирования образец 9 фиксируют в этом положении регулировочными болтами 6 и устанавливают нанего верхний многоточечный шарнирраспределитель 5 и верхнюю коробчатуюобойму 1. Осуществляют аналогичноецентрирование образца 9 относительно верхнего шарнира 4, для чего перемещают обойму 1 с этим шарниром поверхнему многоточечному шарниру-распределителю 5 с помощью регулировочных болтов 6. При этом совпадениегеометрической оси образца 9 н вертикальной оси, проходящей через центрыодиночных шарниров 4 при предварительном центрировании не требуется.После этого устанавливают маложесткиепроставки- амортизаторы 3 на верхнююкоробчатую обойму 1, опускают верхнюю плиту пресса 2 до соприкосновенияс проставками-.амортизаторами и соединяют тензодатчикн 11 с регистрирующей аппаратурой. В таком положении снимают "нулевые" отсчеты по тенэодатчикам, затеи прикладывают первую ступень нагрузки и извлекают проставки-амортизаторы., После этого снимают показания по приборам и, в случае отклонения отношения величин деформаций на различных гранях от заданного уровня однородности, производят сдвижку образца, а следовательно и его физической оси относительно линии действия равнодействующей, приложенной на этой ступени нагрузки, с помощью регулировочных болтов 6 (Фиг. 1) таким образом, чтобы отклонение отношений величин деформаций от величины заданного уровня однородности находилось в пределах точности показаний регистрирующих при" боров, Достигнутое состояние регист" рируют снятимем отсчетов и осуществляют дальнейшее загружение, прикладывая следующую ступень нагрузки и снова снимают отсчеты по приборам. В случае отклонения отношений величин деформаций от заданного уровня однородности за пределы точности показаний приборов, осуществляют дальнейшую "движку образца до достижения момен-5 О 5 20 25 30 35 а реализации заданного уровня од"нородности.Этот уровень однородности поддерживают указанным приемом при последующих этапах загружения до моментаразрушения, обесппчивая тем самымзаданную схему деформированного состояния в процессе испытания,Проведенные испытания показывают,что предлагаемый способ позволяетобеспечить строгое однородное деформированное состояние при отклонениивеличии деформаций между собой навсех гранях в пределах ошибки измерения прибора Это отклонение не превышает 2,53 на всех ста;,иях эагруже-,ния. С помощью предлагаемого способа;чи устройства может быть проведено загружение образцов с любой заданной иконтролируемой схемой деформирования,Например, были .проведены испытания построго треугольной схеме деформирова"ния, поддерживаемой в процессе всегоиспытания. Полученные результаты измерений позволяют выявить форму эпюрынапряжений в испытуемом материале идиаграмму его работы при заданной схе.ме деформирования. Регулирование деформированного состояния образца непосредственно в процессе нагруженияс помощью предлагаемого устройстваоткрывает большие возможности при исследовании напряженно-деформированного состояния материала при различных схмах испытания с высокой степенью точности и получать достоверные,результаты,1. Способ определения напряженно- деформированного состояния материала при сжатии, включающий центрирование образца, его загружение н замер деформаций, о т л и ч а ю щ и й с я тем что с целью повышения точности и достоверности определения, загруженный образец перемещают, изменяя положение его физической оси относи" тельно линии действия приложенной нагрузки,864 27 ния образца в процессе нагружения, оно содержит два регулирующих блока, каждый из которых выполнен,из коробчатой обоймы, снабженной шарниром по центру поверхности, примыкающей к опорным плитам пресса, шарнира-распределителя, выполненного в виде пространственного сепаратора с упругими фиксаторами, перераспределительной плиты и регулировочных болтон с упорными шарнирами.3. Устройство по п. 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что площадь пе- Э 8рераспределительной плиты в 3-6 раз,больше площади сечения испытываемогообразца. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Методические рекомендации по исследованию усадки и ползучести бетоо на, М НИИЖБ Госстроя СССР, 975. 2, Авторское свидетельство СССР9 339834, кл. 6 О й 3/08, 970,, Парфено а Заказ 7772/64 Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. / Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ал Тираж 910 ВНИИПИ Государстве по делам изобре13035, Москва, Ж,Корректор Н. Швыцкая