DD200690A1 - METHOD FOR DETERMINING DYNAMIC MATERIAL CHARACTERISTICS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung dynamischer Kennwerte von visko-elastisch-plastischen Materialien, wie bituminoesen Gemischen, Erdstabilisierungen, Erdstoffen, Betonen und aus diesen hergestellte Konstruktionsschichten, insbesondere im Strassen-, Eisenbahn-, Flugplatzbau, Wasser- und Grundbau sowie fuer Sportflaechenbefestigungen. Die Eigenschaften realer Baustoffe, Erdstoffe und Konstruktionsschichten weisen einen komplexen Charakter auf, der sich nicht durch einen komplexen Charakter auf, der sich nicht durch einen einzigen Kennwert beschreiben laesst. Aus diesem Grunde sind alle tradionellen Pruefverfahren, bei denen nur ein Messwert erfasst wird, nicht geeignet, um diese komplexen Eigenschaften zutreffend zu beschreiben. Das vorgeschlagene Verfahren ermoeglicht die direkte Ermittlung der Materialkennwerte. Die fuer die Realisierung erforderlichen Geraete sind transportabel und mit geringem Energieeinsatz betreibbar. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die durch einen beliebigen Stossimpuls hervorgerufenen mechanischen Reaktionen des Pruefobjektes durch einen oder mehreren Sensoren erfasst, gefiltert, gespeichert und die Materialparameter nach dem gewaehlten rheologischen Modell durch Rechner ermittelt werden. Anwendungsgebiet: vorzugsweise im Bauwesen zur Ermittlung der Baustoff- und Materialkennwerte. Figur 1The invention relates to a method for determining dynamic characteristics of visco-elastic-plastic materials, such as bituminous mixtures, earth stabilizers, earths, concretes and construction layers made from them, especially in road, rail, aerodrome construction, water and foundation engineering as well as for Sportflaechenbefestigungen. The properties of real building materials, natural materials and construction layers are complex in nature and can not be characterized by a complex character that can not be described by a single characteristic value. For this reason, all traditional test methods in which only one measured value is recorded are not suitable for adequately describing these complex properties. The proposed method allows the direct determination of the material characteristics. The equipment required for the realization are transportable and operable with low energy input. According to the invention, the object is achieved by the fact that the mechanical reactions of the test object caused by an arbitrary shock pulse are detected, filtered, stored by one or more sensors and the material parameters are determined by computers according to the selected rheological model. Field of application: preferably in construction for the determination of building material and material parameters. FIG. 1
Description
2 3 2 U / 9 b 2 3 2 U / 9 b
-Sf--SF-
a) Titel der Erfindunga) Title of the invention
Verfahren zur Ermittlung dynamischer MaterialkennwerteMethod for determining dynamic material characteristics
b) Anwendungsgebiet der Erfindungb) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung dynamischer Kennwerte von visko-elastisch—plastischen !Materialien, wie bitumiösen Gemischen, Erdstabilisierungen, Erdstoffen, Betonen und aus diesen hergestellte Konstruktionsschichten, insbesondere im Straßen-, Eisenbahn-, Flugplatzbau, Wasser-__.._.. und Grundbau sowie für.Sportflächenbefestigungen.The invention relates to a method for determining dynamic characteristics of visco-elastic-plastic materials, such as bituminous mixtures, earth stabilizers, earths, concretes and construction layers produced therefrom, in particular in road, railway, aerodrome construction, water -__.._. and basic construction as well as for.sports surface fastenings.
Aus der unter der Wirkung eines elastischen Stoßes hervorgerufenen Reaktion des zu untersuchenden Materials oder der Konstruktionsschicht werden absolute visko-elastisch-plastische Materialkennwerte abgeleitet. Der elastische Stoß kann auf bekannte Art, z.B. mittels schwerem oder leichtem FaIlgerät, Bammsonde, fallendem Bad oder durch Meßfahrzeuge u. dgl. erzeugt werden.Absolute visco-elastic-plastic material properties are derived from the reaction of the material to be investigated or the construction layer, which is produced under the effect of an elastic impact. The elastic impact may be in a known manner, e.g. by means of heavy or light case, spear probe, falling bath or by measuring vehicles u. Like. Are generated.
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungenc) Characteristic of the known technical solutions
Kir die dynamische Materialprüfung, insbesondere von Befestigungen für Verkehrs- und Sportflächen, sind verschiedene Prüfgeräte bekannt, wie Pailmassengeräte, Härteprüfgeräte, Schlagsonden, bei denen durch eine fallende Masse ein Stoßimpuls erzeugt wird, dessen Dauer und Amplitude von dem verwendeten Dämpfungselement abhängt. Zur Charakterisierung der Eigenschaften des untersuchten Baustoffes werden folgende Meßwerte herangezogen:Kir the dynamic material testing, especially fortifications for traffic and sports surfaces, various testing devices are known, such as Pailmassengeräte, hardness testers, impact probes in which a falling mass generates a shock pulse whose duration and amplitude depends on the damping element used. The following measured values are used to characterize the properties of the examined building material:
- Bei Schlag- oder Bammsonden erfolgt in der Begel nur die Bestimmung der Schlagzahl je vorgegebener Eindringtiefe, wobei zur Registrierung mechanische Vorrichtungen verwendet werden.- For impact or Bammsonden carried out in the Begel only the determination of the stroke rate per given penetration depth, using mechanical devices for registration.
- Bei Pallgeräten wird mittels Handtastographen oder Beschleunigungsaufnehmern die maximale Verformung des Baugrundes oder der Straßenbefestigung erfaßt und zur Berech-- In the case of pallets, the maximum deformation of the subsoil or the pavement is detected by means of hand-held or accelerometers and
L $ ZU I 3 O L $ TO I 3 O
nung eines sogenannten dynamischen Yerformungsmoduls verwendet·tion of a so-called dynamic Yerformungsmoduls used ·
- Ss wird ferner ein Gerät zur Messung der Bodeneigenschaftten beschrieben, bei dem außer der maximalen Deformation der belasteten Fläche auch die maximale Hückverformungsgeschwindigkeit registriert wird- Ss also described a device for measuring the soil properties, in which in addition to the maximum deformation of the loaded area and the maximum Hückverformungsgeschwindigkeit is registered
Für die Befestigung der Bewegungsaufnehmer ist als Referenzorgan ein Stativ vorgesehen· A tripod is provided as a reference element for attaching the motion sensors.
- Eine Weiterentwicklung der bekannten Schlagsondiergeräte stellt die registrierende Kleinschlagsonde dar, bei der beispielsweise die irreversible Sindringtiefe des Sondierstempels und die Rückpralldauer der Fallmasse auf Wachspapier mechanisch aufgezeichnet werden.- A further development of the known Schlundondiergeräte represents the registering small impact probe, in which, for example, the irreversible Sindringtiefe of Sondierstempels and the rebound duration of the falling mass are mechanically recorded on wax paper.
Darüber hinaus kann bei diesem Prüfgerät unter Verwendung handelsüblicher Meß- und Registriergeräte auch die Gesamtverformung mittels induktiven Wegaufnehmern oder Halbleiterwegaufnehmern, die Yerformungsgeschwindigkeit des Sondierstempels mittels Geschwindigkeitsaufnehmer, die Stoßverzögerung der Fallmasse mittels Beschleunigungsaufnehmer und die Stoßkraft mittels Kraftmeßdose gemessen werden.In addition, in this tester using commercially available measuring and recording devices, the total deformation by means of inductive transducers or Halbleitwegaufnehmern, the Yerformungsgeschwindigkeit the Sondierstempels be measured by speed sensor, the impact delay of the falling mass by means of accelerometer and the impact force by means of load cell.
- Aus der Literatur ist außerdem ein B£iniaturdeflectometer bekannt, bei dem die Baugrundreaktion bei Eintragung eines Stoßimpulses wie bei der registrierenden Kleinschlagsonde mit Hilfe von elektronischen Sensoren bestimmt wird.- From the literature also a BI iniaturdeflectometer is known, in which the ground reaction is determined upon entry of a shock pulse as in the registering small impact probe by means of electronic sensors.
- Weiterhin wird ein Penetrometer beschrieben, bei dem zur Messung der Stoßkräfte Dehnmeßstreifen angeordnet und außerdem eine automatische Zähleinrichtung zum Zählen der Ramm-Schläge angeschlossen sind.- Furthermore, a penetrometer is described in which arranged to measure the impact forces strain gauges and also an automatic counting device for counting the pile-strokes are connected.
- Bei Härteprüfgeräten wird in.der Regel nur der Rückprall einer Fallmasse oder die Eindrucktiefe einer definierten Meßspitze ausgewertet.- In hardness testers in.der usually only the rebound of a falling mass or the indentation depth of a defined tip is evaluated.
Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, die Stoßdauer durch . eine einfache elektrische Schaltung zu ermitteln.In addition, it was suggested that the burst duration through. to determine a simple electrical circuit.
- Baugrunduntersuchungen in unzugänglichem Gelände werden auch mittels Projektilen durchgeführt, die aus Flugzeugen abgeworfen oder geschossen werden und deren Stoßverzögerung beim Sindringen in den Baugrund drahtlos an Bordcomputer übertragen werden.- Subsoil investigations in inaccessible terrain are also carried out by means of projectiles that are dropped or shot from aircraft and their shock delay Sindlingen in the ground are transmitted wirelessly on-board computer.
Die Eigenschaften realer Baustoffe, Er-dstoffe und Konstruktionsseh.ich.ten weisen einen komplexen Charakter auf, der sich nicht durch einen einzigen Kennwert beschreiben läßt. Aus diesem Grunde sind alle traditionellen Prüfverfahren, bei denen nur ein Meßwert erfaßt wird, nicht geeignet, um diese komplexen Eigenschaften zutreffend zu beschreiben.The properties of real building materials, raw materials and construction materials have a complex character which can not be described by a single characteristic value. For this reason, all traditional test methods involving only one reading are not suitable for accurately describing these complex properties.
Bei den Prüfverfahren, bei denen mehrere Meßdaten registriert werden, ist zur Meßwerterfassung ein großer gerätetechnischer Aufwand erforderlich, z.B. Meßverstärker, Mehrkanaloszillographen, Stative und sonstige Referenzorgane sowie bei Messungen in situ Notstromaggregate oder Generatoren.In the test methods, in which a plurality of measured data are registered, a large amount of technical equipment is required for measured value detection, e.g. Measuring amplifiers, multichannel oscillographs, tripods and other reference organs as well as for measurements in situ emergency generators or generators.
Die Auswertung der Messung ist mit einem großen Arbeitsaufwand verbunden, da beispielsweise die auf Registrierstreifen aufgetragenen Meßdaten einzeln auszumessen und anschließend zur Berechnung charakteristischer Baustoffkennwerte zu verwenden sind.The evaluation of the measurement is associated with a great deal of work, since, for example, the measured data plotted on registration strips must be measured individually and then used to calculate characteristic building material characteristics.
Dieser Nachteil hat zur Folge, daß derartige Messungen nicht für Routineprüfungen geeignet sind.This disadvantage has the consequence that such measurements are not suitable for routine testing.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Prüfverfahren besteht darin, daß die Auswertung der Meßwerte auf empirischer Grundlage erfolgt, wodurch die Vergleichbarkeit der ermittelten Kennwerte von verschiedenen Baustoffen und Erdstoffen untereinander und bei Verwendung verschiedener Prüfgeräte nicht gewährleistet ist.A further disadvantage of the known test methods is that the evaluation of the measured values takes place on an empirical basis, whereby the comparability of the determined characteristic values of different building materials and earth materials with one another and with the use of different test equipment is not guaranteed.
Beispielsweise haben !Forschungen gezeigt, daß die Rückverformungs geschwindigkeit kein charakteristischer Materialkennwert des zu untersuchenden Objektes ist, sondern in starkem Maße von den Dämpfungseigenschaften des verwendeten Stoß meßgerätes abhängt. Wird der Auswertung der Meßwerte für das Prüfobjekt ein rheologisches Modell, z.B. einVoigt-Kelvin-Modell, zugrunde gelegt, dann zeigt sich, daß es zweckmäßig ist, anstelle der Rückverformungsgeschwindigkeit die maximale positive Verformungsgeschwindigkeit auszuwerten.For example, research has shown that the recovery rate is not a characteristic material characteristic of the object to be examined, but depends to a great extent on the damping properties of the shock meter used. If the evaluation of the measured object values is a rheological model, e.g. Based on a Beige-Kelvin model, then it shows that it is expedient to evaluate the maximum positive deformation rate instead of the recovery rate.
o5 Die Notwendigkeit der Festlegung eines geeigneten rheologischen Materialmodells ergibt sich ferner aus der Tatsache,o5 The need to define a suitable rheological material model is also apparent from the fact that
J I U 7 9 8J I U 7 9 8
daß für die automatische Auswertung der Meßwerte, die maßgebenden Bewegungsgleichungen bekannt sein müssen, auf deren Grundlage die Programmierung, z.B. eines Mikrorechners, er-ο folgen, kann. Außerdem lassen sich anhand des gewählten Modell* die Meßpunkte festlegen, an denen die Sensoren anzuordnen sind, um die gewünschten Meßgrößen unverfälscht zu bestimmen. Beispielsweise sind bei bekannten Penetrometern die Sensoren zur Messung des Bindringwiderstandes am oberen Ende des Rohrstranges angeordnet. An diesem Meßpunkt wird nicht der Eindringwiderstand, sondern die Stoßkraft der Fallmasse gemessen, Diese beiden Meßgrößen stimmen aber auf Grund der Massenträgheit des Rohrgestänges nicht überein. Um den Eindringwiderstand des Erdstoffes als charakteristischen Baustoffkennwertthat the automatic evaluation of the measured values, the relevant equations of motion, on the basis of which the programming, e.g. a microcomputer, he-ο can follow. In addition, the measured points at which the sensors are to be arranged can be determined on the basis of the selected model *, in order to determine the desired measured variables unadulterated. For example, in known penetrometers, the sensors for measuring the binding ring resistance are arranged at the upper end of the tubing. At this measuring point not the penetration resistance, but the impact force of the falling mass is measured, but these two metrics are not consistent due to the inertia of the pipe boom. To the penetration resistance of the soil as characteristic building material characteristic
12o zu ermitteln, müßten die Sensoren nicht am oberen Ende, sondern an der Spitze des Rohrstranges angeordnet werden.To determine 12o, the sensors would not have to be located at the top, but at the top of the pipe string.
d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen, indem die durch den Stoßimpuli hervorgerufenen mechanischen Bewegungsgroßen durch geeignete elektronische Sensoren ohne ortsfeste Referenzorgane erfaßt, Störimpulse elektronisch eliminiert, die Meßsignale gespeiche] und zur Anzeige oder z.B. zur weiteren Auswertung durch Mikrorechner abgerufen werden, so daß die nachträgliche AblesungThe aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the known technical solutions by the mechanical impulse generated by the shock pulses detected by suitable electronic sensors without stationary reference organs, electronically eliminating glitches, the measuring signals stored] and for display or e.g. be retrieved for further evaluation by microcomputer, so that the subsequent reading
i3o der Meßdaten von Registrierstreifen und/oder die Berechnung der gesuchten Materialparameter unter Verwendung der abgelesenen Meßwerte entfallen kann, wobei ein elektronisches digitales Stoßmeßgerät verwendet wird, das über eine eigene Energiequelle für den autarken Betrieb verfügt und eine robüste handliche Form aufweisen soll.i3o the measurement data of registration strips and / or the calculation of the sought material parameters using the readings can be omitted, using an electronic digital shock meter is used, which has its own energy source for self-sufficient operation and should have a robust handy form.
e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) Presentation of the essence of the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die durch einen beliebigen Stoßimpuls hervorgerufenen mechanischen Reaktionen des Prüfobjektes durch einen oder mehrere Sensoren, vorzugsweise ohne ortsfeste Referenzorgane, erfaßt werden, wobei sich die Anzahl und die Art der Sensoren nach der Anzahl und der Art der unbekannten Parameter des gewähl-According to the invention the object is achieved in that caused by any shock pulse mechanical reactions of the test object by one or more sensors, preferably without fixed reference organs, are detected, wherein the number and type of sensors according to the number and type of unknown parameters of the selected
IJ I U I 9 8 IJ I U I 9 8
ten. rb.eologisch.en Materialmodells richtet und die Absolutwerte der in denSensoren erzeugten elektrischen Signale durch geeignete Vorverstärker und Verstärker auf die zu messenden mechanischen Kennwerte- abgestimmt werden, über elektronische Filter, vorzugsweise Tiefpaßfilter, Störschwingungen eliminiert, beliebige Momentan- und/oder Extremwerte linear und/oder im Bedarfsfall nach einfacher oder mehrfacher elektronischer Integration oder Differentiation in Sample and hold-Schaltungen oder Peak-Detektoren gespeichert, die Speicher wahlweise durch Mikrorechner oder Multipleser-Zählerstufe abgerufen oder die Meßsignale direkt einem Analogrechner zugeführt werden und der Berechnung der gesuchten Materialparameter dienen. Die Löschung der Speicher-erfoigt—manuell oder automatisch durch den Miicrorechner.The absolute values of the electrical signals generated in the sensors are matched by suitable preamplifiers and amplifiers to the mechanical characteristic values to be measured, via electronic filters, preferably low-pass filters, eliminating spurious oscillations, arbitrary instantaneous and / or extreme values stored linearly and / or in case of need after single or multiple electronic integration or differentiation in sample and hold circuits or peak detectors, the memory either retrieved by microcomputer or multi-reader counter stage or the measurement signals are fed directly to an analog computer and the calculation of the sought material parameters serve. The deletion of the memory-manually or automatically by the Miicrorechner.
"Ih der digitalen Anzeige erscheinen in zyklischer Folge wahlweise die im Meßprogramm festgelegten Meßwerte und/oder die berechneten Materialkennwerte."In the digital display, the measured values and / or the calculated material characteristic values defined in the measuring program appear in cyclical sequence.
Durch die Verwendung integrierter Bauelemente und unter Ausnutzung bekannter Sparschaltungen wird der Energiebedarf niedrig gehalten, so daß zur Stromversorgung kleine Batterien oder Akkumulatoren ausreichen.By using integrated components and taking advantage of known economy circuits, the energy consumption is kept low, so that sufficient to power small batteries or accumulators.
f) Ausführungsbeispielf) embodiment
Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments
Beispiel 1: Dynamische Tragfähigkeitsprüfung mit dem Example 1: Dynamic load bearing test with the
leichten Fallgerät Das Schema des Prüfverfahrens ist in Figur 1 dargestellt.lightweight drop device The scheme of the test method is shown in FIG.
ο Bei der Prüfung wird das leichte Fallgerät,- bestehend u»a# aus der Fallmasse 1, der Feder 2 und der Belastungsplatte 3» in der herkömmlichen Art angewendet. Der Verformungsweg W2 des PrüfObjektes 4 wird jedoch nicht wie.üblich mit Hilfe eines mechanischen Handtastographen registriert, sondern durch zweifache elektronische Integration der Beschleunigung W2 ermittelt, wobei die Beschleunigung mittels der auf der Belastungsplatte 3 angeordneten Beschleunigungsaufnehmerο In the test, the light case, apparatus is - comprised u »a # from the falling mass 1, the spring 2 and the load plate 3 employed" in the conventional manner. However, the deformation path W 2 of the test object 4 is not registered as usual with the aid of a mechanical hand-held scanner, but determined by twofold electronic integration of the acceleration W 2 , the acceleration being determined by means of the acceleration sensor arranged on the loading plate 3
gemessen wird. Es empfiehlt sich, zwei Beschleunigungsaufnehmer 5 parallel anzuordnen und auf zwei diametral gegenüberliegenden Meßpunkten der Belastung;splatte 3 zu befestigen, da sich die Belastungsplatte 3 unter Stoßbslastung erfahrungsgemäß schiefsteIlen und auf diese Weise durch Überlagerung beider Meßsignale die mittlere Beschleunigung bestimmt werden kann· Zusätzlich wird die Stoßkraft nu 'w* durch eine Kraftmeßdose 6 erfaßt·is measured. It is advisable to arrange two accelerometers 5 in parallel and fix them on two diametrically opposite measuring points of the loading plate 3, since the load plate 3 is inclined obliquely under shock loading and in this way the average acceleration can be determined by superposition of both measuring signals Impact force nu 'w * detected by a load cell 6 ·
Die Vorverstärker 7 dienen dem Ausgleich der unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Meßwertaufnehmer und die Verstärker 8 der Abstimmung der Meßwerte auf den gewünschten Absolutwert· Durch Tiefpaßfilter 9 werden störende Oberschwingungen unterdrückt·The preamplifiers 7 serve to compensate the different sensitivities of the transducers and the amplifiers 8 to tune the measured values to the desired absolute value. Low-pass filter 9 suppresses interfering harmonics.
·· Aus der Beschleunigung wP wird mit Hilfe der ersten Integrati-·· The acceleration w P is calculated with the aid of the first integration
*- · onsstufe 10 die Geschwindigkeit W2 und mit Hilfe der zweiten Integrationsstufe 11 der Yerformungsweg Wp des PrüfObjektes ermittelt*The speed W 2 and with the aid of the second integration stage 11 the Yerformungsweg Wp of the test object determined *
In den Speichern 12 werden zu bestimmten Zeitpunkten Momentanwerte gespeichert und über einen Multipleser 13 und Analog-Digital-Wandler 14 einem Mikrorechner 15 zugeführt. Der Mikrorechner 15 regelt gleichzeitig über die Steuerleitung 17 den Meßablauf, ζ·Β· Löschung der Speicher 12 oder Steuerung des Multiplexers 13.In the memories 12 instantaneous values are stored at certain times and fed via a multi-reader 13 and analog-to-digital converter 14 to a microcomputer 15. The microcomputer 15 simultaneously controls the measuring sequence via the control line 17, erasing the memory 12 or controlling the multiplexer 13.
Im folgenden Berechnungsbeispiel sind die Meßzeitpunkte so fest gelegt, daß bestimmte Meßwerte Null werden. Es ist aber auch möglich, beliebige andere Meßzeitpunkte zu wählen. Als rheologisches Modell soll für die Feder 2 und das Prüfobjekt 4 das Voigt-Eelvin-Modell verwendet werden, wofür nachfolgende Bewegungsgleichung gilt:In the following calculation example, the measurement times are set so that certain measured values are zero. But it is also possible to choose any other measurement times. As a rheological model, the Voigt-Eelvin model should be used for the spring 2 and the test object 4, for which the following equation of motion applies:
m2 w2 + b2 w2 + c2 w2 + M1 W1 = Om 2 w 2 + b 2 w 2 + c 2 w 2 + M 1 W 1 = O
Die Formelzeichen bedeuten: m. Fallmasse des leichten Fallgerätes 1 ^. Beschleunigung der Fallmasse des leichten FallgerätesThe symbols mean: m. Falling mass of the light fall device 1 ^. Acceleration of the drop weight of the light fall device
m Masse der Belastungsplatte 3 plus unbekannte mitschwingende Halbraummasse des PrüfObjektes 4 Cp unbekannte Federkonstante des PrüfObjektes 4m Mass of the load plate 3 plus unknown resonant half - space of the test object 4 Cp unknown spring constant of the test object 4
bp unbekannte Dämpfungskonstante des Prüfobjektes 4bp unknown damping constant of the test object 4
Wp Verformungsweg des PrüfObjektes 4Wp deformation path of the test object 4
w2 Verformungsgeschwindigkeit des Prüfobjektes 4w 2 Deformation speed of the test object 4
W2 Beschleunigung des PrüfObjektes 4W 2 acceleration of the test object 4
Als erster Meßzeitpunkt wird beispielsweise der Zeitpunkt gewählt, bei dem die maximale Verformungsgeschwindigkeit Wprngjr auftritt, so daß W21 = O ist. Als zweiter Zeitpunkt bietet sich der Zeitpunkt an, bei dem die maximale Verformung W2 gemessen wird, wobei W2 2 = 0. gilt. Schließlich kann der dritte Zeitpunkt so festgelegt werden, daß die Stoßkraft nu w.* -7 — 0 wird.As the first measurement time, for example, the timing at which the maximum deformation speed Wprngjr occurs so that W 21 = 0 is selected. The second point in time is the time at which the maximum deformation W 2 is measured, where W 2 2 = 0. Finally, the third time can be set so that the impact force becomes nuw * -7-0 .
Der zweite Index gibt jeweils den Zeitpunkt der Messung an. In diesem Pail ergibt sich ein lineares Gleichungssystem mit drei Gleichungen, die es ermöglichen, die drei unbekannten Materialkennwerte mp, C2, b2 mittels Eechnerstufe zu berechnen.The second index indicates the time of the measurement. In this Pail a linear system of equations with three equations results, which makes it possible to calculate the three unknown material parameters mp, C 2 , b 2 by means of an electronic stage.
C0 W0 Λ + HU Wy, y, = 0 CL C.y \ i 1,1C 0 W 0 Λ + HU Wy, y, = 0 CL Cy \ i 1,1
f EL W, ο = 0f EL W, ο = 0
Es genügen vier Speicher 12, da nach Übernahme der Meßwerte in die Rechnerstufe 15 die Speicher 12 nach jedem Meßzeitpunkt über die Steuerleitung 17 gelöscht werden können. Nachdem alle neun Meßwerte vom Mikrorechner 15 übernommen wurden, beginnt er mit der Lösung des oben angegebenen linearen Gleichungssystem.It suffice four memory 12, since after taking over the measured values in the computer stage 15, the memory 12 can be deleted after each measurement time via the control line 17. After all nine measured values have been taken over by the microcomputer 15, it begins with the solution of the linear system of equations given above.
In der Digitalanzeige 16 erscheinen als Ergebnis der Messung die gesuchten Größen iru, b2, C2, wobei b2 und C2 gegebenenfalls nach Multiplikation mit einer vom Durchmesser der Belastungsplatte abhängigen Konstanten auch direkt als Troutonsche Zähigkeit und Elastizitätsmodul angezeigt werden können. Die unbekannte mitschwingende Halbraummasse des PrüfObjektes 4 kann durch Subtraktion der Masse der Belastungsplatte von der Masse Hi2 ermittelt werden.In the digital display 16, the desired magnitudes iru, b 2 , C 2 appear as a result of the measurement, and b 2 and C 2 may also be displayed directly as Trouton's toughness and modulus of elasticity, optionally after multiplication by a diameter dependent on the loading plate. The unknown resonant half-volume of the test object 4 can be determined by subtracting the mass of the load plate from the mass Hi 2 .
Außerdem besteht die Möglichkeit, über die Ausgänge 18 externe Registrier- oder Auswertegeräte anzuschließen und die Meßgrößen analog zu registrieren und auszuwerten.It is also possible to connect external registration or evaluation devices via the outputs 18 and to register and evaluate the measured quantities in the same way.
Bei Anwendung anderer rheologischer Modelle für das zu untersuchende Material ist auf der Grundlage der dafür gültigenWhen using other rheological models for the material to be tested is based on the valid
Bewegungsgleichungen sinngemäß zu verfahren.To move equations of motion analogously.
Beispiel 2: Vereinfachte dynamische TragfähigkeitsprüfungExample 2: Simplified dynamic load bearing test
mit dem leichten Heilgerät 'vVenii nur der Elastizitätsmodul bzw. die Fsdarkcnstantc dos Baugrundes gesucht ist, kann die Tragfähigkeitsprüfung vereinfacht werden.with the light healing device 'vVenii only the modulus of elasticity or the Fsdarkcnstantc dos subsoil is sought, the viability test can be simplified.
Bei geringer Baugrundverformung darf die Trägheit der Masse nu vernachlässigt und die Stoßkraft nu *w* ρ ^-er ^ei ^er Kali." brierung des leichten Fallgerätes auf starrer Unterlage ermit-At low soil deformation, the inertia of the mass nu may be neglected and the momentum nu * w * ρ ^ - he ermit- ^ ei ^ er "bration Kali the mild case unit on a rigid base.
26o telten maximalen Stoßkraft der Fallmasse in^ **-jma:s gleichgesetzt werden. In diesem EaIl läßt sich die Federkonstante c? näherungsweise aus der Gleichung26o maximum impact force of the falling mass in ^ ** - j ma: s be equated. In this EaIl can the spring constant c ? approximately from the equation
C2 = ^ " berechnen.Calculate C 2 = ^ ".
Bei dieser vereinfachten Prüfung genügt es, nur den Meßwert W2max zu speichern und anzuzeigen, der durch Integration der auf der Belastungsplatte gemessenen Beschleunigung W2 gewonnen wird.In this simplified test, it is sufficient to store and display only the measured value W 2max obtained by integrating the acceleration W2 measured on the load plate.
Beispiel 3'» Tragfähigkeitsmessungen auf StraßenbefestigungenExample 3 '» Load capacity measurements on road pavements
27o Auf der Straßenbefestigung werden mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmer in vorgegebenem Abstand vom Zentrum der Belastungsfläche so befestigt, daß der Verlauf der Setzungsmulde unter dynamischer Belastung eindeutig definiert werden kann. Die Deformation der Straße kann durch ein schweres Fallgerät, durch ein fallendes Rad oder durch ein Meßfahrzeug erzeugt werden.27o At least two accelerometers are fastened to the pavement at a predetermined distance from the center of the loading surface in such a way that the course of the settling puddle can be clearly defined under dynamic loading. The deformation of the road can be generated by a heavy impact device, by a falling wheel or by a measuring vehicle.
Die gemessenen Beschleunigungen werden zweifach integriert. Gespeichert werden die Maximaldeformation an der ersten MeJB-stelle und die zum gleichen Zeitpunkt vorliegende DeformationThe measured accelerations are integrated twice. The maximum deformation at the first MeJB point and the deformation occurring at the same time are stored
2So an der zugehörigen zweiten Meßstelle. Mittels Mikrorechner läßt sich aus diesen Meßwerten beispielsweise der Krümmungsradius der Setzungsmulde und unter Verwendung der Maximaldeformation an der ersten Meßstelle in bekannter Weise der dynamische Deformationsmodul der Straßenbefestigung und des Untergrundes ermitteln. Bei Bedarf können auch zusätzlich die2So at the associated second measuring point. By means of microcomputer can be determined from these measurements, for example, the radius of curvature of the settlement depression and using the maximum deformation at the first measuring point in a known manner, the dynamic deformation modulus of the road attachment and the substrate. If necessary, in addition to the
Beschleunigung sowie die Deformationsgeschwindigkeit gespeichert und zur Berechnung der Viskositätskennzahien und mitschwingenden Massen, ähnlich wie im Beispiel 1, verwendet werden.Accumulation and the speed of deformation stored and used to calculate the Viskositätskennzahien and mitschwingenden masses, similar to Example 1, are used.
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- 1981-07-27 DD DD23207981A patent/DD200690B1/en unknown
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