Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа № 1
“Определение физико-механических характеристик материалов”.
Вводная часть
В работе № 1 предполагается определение основных характеристик бетона и арматуры, а именно:
1.2 Определение призменной прочности бетона Rb и начального модуля упругости Eb
Основной прочностной характеристикой бетона является его призменная прочность Rb, фигурирующая в большинстве расчётных формул.
Известно, что на прочностные показатели любого материала существенное влияние оказывает масштабный фактор – чем меньше размер образца, тем больше относительная прочность материала, из которого этот образец выполнен.
Кубиковая прочность бетона, которая определялась в п. 1.1 данных указаний, является важной характеристикой прочностных качеств бетона, но не основной.
При испытаниях “кубика” на картину трещинообразования (рис. 1.2 а) сказываются силы трения между бетоном и “щеками” пресса, за счёт чего в центре образуется ядро уплотнения с объёмным напряжённым состоянием бетона, при котором его прочность существенно выше. В реальных конструкциях такие “сдерживающие” силы τ отсутствуют (во всех элементах при h/b > 4. т.е. колоннах, сжатых элементах ферм, и т. д.), поэтому для установления более достоверной “средней” прочности бетона в качестве образца принимается призма с размером основания “b” и высотой hп = 4b таким образом, чтобы средняя зона в пределах 2/4 hп была свободна от влияния сил трения, т.е. не сдерживалась касательными напряжениями τ (рис. 1.2 б).
Порядок выполнения работы
Опытный образец – призма (рис 1.2) – центрируется по геометрической оси на опорной плите пресса и оснащается измерителями деформаций различного вида (тензодатчиками “Т”, индикаторами часового типа ”И”, и т. д.) с определённой ценой деления и фиксированной базой измерений. (рис 1.3)
В простейшем случае устанавливаются четыре индикатора И1 - И4 на гранях призмы на базе 200 мм и (при необходимости установления коэффициента Пуассона) четыре деформометра Т1 – Т4 с базой 50 мм в середине призмы поперёк её оси.
Схема установки приборов при испытании
Рис 1.3
При необходимости центрирования призмы по физической оси (по заданию руководителя) это можно осуществить, используя показания индикаторов И1: И4. Обычно такая необходимость возникает при испытаниях в научных целях, при учебных испытаниях этого не требуется.
Предварительно перед фиксацией показаний приборов призму “обжимают” нагрузкой в пределах 2 – 5% от ожидаемой разрушающей Pu, которая устанавливается пробными испытаниями аналогичной призмы (без установки приборов) или принимается равной 0,75 Ab∙B, где В – класс бетона по результатам испытания кубиков (при бетоне того же состава).
В дальнейшем испытания производят в следующей последовательности:
На каждой ступени нагрузки и разгрузки фиксируются показания приборов и заносятся в таблицы испытаний (примеры которых даны в табл.).
Отсчёты производятся сразу после подъёма нагрузки на очередную ступень, после выдержки под начальной нагрузкой, т.е. дважды в каждом фиксированном положении.
Призменная прочность вычисляется как частное от деления величины разрушающей нагрузки на фактическую минимальную площадь:
Начальный модуль упругости устанавливается в интервале нагрузки от 0,05 Pu до (0,3 : 0,4) Pu. Следует иметь в виду, что истинная деформация вдоль физической оси устанавливается как полусумма показаний .
Начальный модуль упругости
, где:
∆σb – приращение напряжений в МПа при увеличении нагрузки от 0,05 Pu до (0,3 : 0,4) Pu;
∆εb – разность между относительной деформацией, измеренной после выдержки под нагрузкой (0,3 : 0,4) Pu , и остаточной деформацией, измеренной после сброса нагрузки и выдержки на ступени 0,05 Pu. Подсчёт Eb ведётся с точностью до 100 МПа.
Пользуясь полученными данными, следует построить график зависимости σb- εb.
При необходимости установления коэффициента поперечной деформации (коэффициент Пуассона) μ, фиксация поперечных деформаций деформометрами Т1: Т4 производится на тех же этапах, что и показания индикаторов И1: И4. Показания Д1: Д4 также берутся как полусумма показаний противолежащих приборов.
, где:
εb пр – продольные относительные деформации
εb поп – поперечные относительные деформации.
Размеры призмы: a= 10 см; b=10 см; c= 40 см
|
N ступени |
Нагрузка F, кН |
Показания |
Ступени |
Примечание |
||||||
|
И1 |
И2 |
И3 |
И4 |
|||||||
|
с1 |
Δс1 |
с2 |
Δс2 |
с3 |
Δс3 |
с4 |
Δс4 |
|||
|
0 |
0 |
3,00 |
0 |
4,00 |
0 |
2,00 |
0 |
1,00 |
0 |
|
|
1 |
50 |
3,03 |
0,03 |
4,02 |
0,02 |
2,03 |
0,03 |
1,03 |
0,03 |
|
|
2 |
75 |
3,07 |
0,04 |
4,05 |
0,03 |
2,04 |
0,01 |
1,06 |
0,03 |
|
|
3 |
100 |
3,09 |
0,02 |
4,06 |
0,01 |
2,05 |
0,01 |
1,07 |
0,01 |
|
|
4 |
125 |
3,13 |
0,04 |
4,09 |
0,03 |
2,07 |
0,02 |
1,11 |
0,04 |
|
|
5 |
150 |
3,15 |
0,02 |
4,11 |
0,02 |
2,09 |
0,02 |
1,13 |
0,02 |
|
|
6 |
175 |
3,18 |
0,03 |
4,13 |
0,02 |
2,12 |
0,03 |
1,16 |
0,03 |
|
|
7 |
200 |
3,21 |
0,03 |
4,16 |
0,03 |
2,15 |
0,03 |
1,20 |
0,04 |
|
|
8 |
225 |
3,23 |
0,02 |
4,18 |
0,02 |
2,20 |
0,05 |
1,26 |
0,06 |
|
|
9 |
250 |
3,27 |
0,04 |
4,34 |
0,16 |
2,38 |
0,18 |
1,34 |
0,08 |
|
1.3. Испытание арматурной стали
Цель испытаний – установить физико-механические характеристики “незнакомой” стальной арматуры.
Это возникает в случаях, когда по различным причинам отсутствуют данные завода-изготовителя об основных характеристиках. Задача лабораторных испытаний скромная – установить предел текучести σy (испытываются в основном мягкие стали, класса А III), временное сопротивление σu , модуля упругости Es и относительного удлинения при разрыве εp.
Испытания проводятся по ГОСТ 1497-84 на разрывной машине.
Величина σu устанавливается пробными испытаниями аналогичного образца без установки приборов. Диаметр образца желательно не менее 12 мм, длина образца должна быть такой, чтобы доступная база измерений была не менее 10 Ø стержня и не менее 150 мм. Начальная расчетная длина l0, на которой определяются относительные деформации εр, должна составлять не менее 100 мм, конечная длина lк, после разрыва должна включать место разрыва (желательно в середине, но не ближе 3 Ø стержня от захватов испытательной машины).
По длине образца с помощью калиброванных скоб, острого зубила или иным способом наносятся риски через 10 мм. Измерение деформаций производится на базе 10 -100 мм (в зависимости от применяемой измерительной техники) с двух диаметрально противоположных сторон.
580 мм
кг
680мм
мм
Начальная площадь сечения стержня определяется методом взвешивания, то есть как частное от деления веса образца на его длину и плотность стали:
Данные испытаний и их результаты заносятся в таблицу 2 и 3 (прил. 2).
Исследуемые характеристики определяются следующим образом. Предел текучести σу фиксируется при автоматической записи диаграммы растяжения на испытательной машине (соответствует горизонтальной линии графика), либо визуально при заметном росте деформаций (на штанге машины имеется линейка) и при постоянном усилии (фиксируется по силоизмерительной шкале). Временное сопротивление σu фиксируется при разрыве (по той же шкале).
Модуль упругости определяется в интервале нагрузок от 0,1Рu до 0.3Рu (Рu = AS* σu), при этом в расчет идут результаты только второго и третьего загружений (первое не учитывается).
где Р01, Р03 – нагрузки, равные соответственно 0,1Рu и 0.3Рu в кН;
l – база измерения деформаций, мм;
Δl – удлинение образца в принятом интервале нагрузок, мм;
AS – площадь сечения стержня, см2.
Относительное удлинение при разрыве устанавливается путем сопоставления начальной l0 и конечной lк длины стержня на определенной базе (для этого нанесены риски).
(в %).
Для легких сталей величина εp колеблется в пределах 10-15 %