RU1770889C

RU1770889C - Method of determining mechanical characteristics of articles

Info

Publication number: RU1770889C
Application number: SU904883526A
Authority: RU
Inventors: Иосиф Эльевич Школьник; Вадим Анатольевич Юровский; Валерий Яковлевич Фишман; Лев Константинович Зарембо; Владимир Александрович Красильников
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Изобретение относитс к области испытаний различных материалов и элементов конструкций, в частности к способам определени прочности арматурных сталей, бетона и др. материалов. Целью изобретени вл етс повышение точности. Сущность изобретени состоит в том, что измер ют частоту резонансных колебаний npi/i малой амплитуде колебаний, измен ют не менее чем в два раза амплитуду резонансных колебаний , измер ют при этом частоту второго резонанса, определ ют разность частот первого и второго резонансов и используют ее при построении градуировочной зависимости и определении механических характеристик изделий.1 ил. сл СThe invention relates to the field of testing various materials and structural elements, in particular to methods for determining the strength of reinforcing steels, concrete and other materials. The aim of the invention is to increase accuracy. The essence of the invention lies in the fact that they measure the frequency of resonant vibrations npi / i to a small amplitude of the vibrations, change the amplitude of the resonant vibrations by at least two times, measure the frequency of the second resonance, determine the difference in the frequencies of the first and second resonances and use it when constructing a calibration dependence and determining the mechanical characteristics of products. 1 ill. sl c

Description

Изобретение относитс к испытани м различных материалов и элементов конструкций , в частности, к способам определени прочности арматурных сталей, бетона и др. материалов.The invention relates to tests of various materials and structural elements, in particular, to methods for determining the strength of reinforcing steels, concrete and other materials.

Известен способ контрол механических характеристик, а именно, прочностных свойств строительных материалов, заключающийс в измерении скорости ультразвука на двух различных частотах, определение разности измеренных значений скоростей и определении прочности бетона с учетом измеренной разности скоростей. Недостатком способа вл етс его невысока точность, т.к. фактически он сводитс к контролю прочности по коэффициенту затухани ультразвука и не учитывает нелинейные свойства контролируемого издели .A known method for controlling the mechanical characteristics, namely, the strength properties of building materials, which consists in measuring the speed of ultrasound at two different frequencies, determining the difference between the measured values of the speeds and determining the strength of concrete, taking into account the measured speed difference. The disadvantage of this method is its low accuracy, because in fact, it comes down to controlling the strength by the attenuation coefficient of ultrasound and does not take into account the nonlinear properties of the controlled product.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ акустического контрол мате- риалов, включающий возбуждениеClosest to the proposed is a method of acoustic control of materials, including excitation

колебаний издели , измерение резонансных частот колебаний, по которым рассчитывают механические характеристики издели , например, модул Юнга материала издели . Недостатком способа вл етс невысока точность измерени , например, прочностных свойств издели , т.к. они определ ютс с учетом только линейных модулей упругости материала и при равенстве последних не позвол ют разделить материалы с различными параметрами нелинейности деформировани .product vibrations, measuring the resonant frequencies of vibrations, which calculate the mechanical characteristics of the product, for example, Young's modulus of the material of the product. The disadvantage of this method is the low accuracy of measurement, for example, strength properties of the product, because they are determined taking into account only linear elastic moduli of the material and, if the latter are equal, do not allow separation of materials with different parameters of deformation nonlinearity.

Целью изобретени вл етс повышение точности.The aim of the invention is to increase accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем. что дополнительно измер ют не менее чем два раза амплитуду резонансных колебаний, измер ют при этом частоту второго резонанса , определ ют разность частот первого резонанса при малой амплитуде котебаний и используют ее при построении ггадуирпVIThe goal is achieved. that the amplitude of the resonant oscillations is measured at least two times, the frequency of the second resonance is measured, the difference of the frequencies of the first resonance is determined for a small oscillation amplitude, and it is used in constructing the gagaduir VI

VJVj

О 00 00 ОO 00 00 O

вечной зависимости дл определени механических характеристик изделий.perpetual dependence to determine the mechanical characteristics of products.

Отличительным признаком технического решени вл етс использование в качестве измер емого параметра изменени резонансных частот колебаний изделий при изменении их амплитуды.A distinctive feature of the technical solution is the use as a measured parameter of the change in the resonant frequencies of the oscillations of the products with a change in their amplitude.

Указанное отличие приводит к повышению точности определени механических характеристик контролируемого издели , т.к. изменение частоты резонансных колебаний при изменении их амплитуды обусловлено нелинейностью деформировани материала издели , св зано с его структурой и позвол ет разделить по прочностным свойствам материалы, линейные модули которых (например, модуль Юнга) могут быть одинаковыми.This difference leads to an increase in the accuracy of determining the mechanical characteristics of the controlled product, because the change in the frequency of resonant vibrations with a change in their amplitude is caused by the nonlinearity of the deformation of the material of the product, due to its structure and allows one to divide by strength properties materials whose linear modules (e.g. Young's modulus) can be the same.

На чертеже приведена блок-схема устройства дл реализации предложенного способа.The drawing shows a block diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство состоит из генератора регулируемой амплитуды 1, соединенного с акустическим излучателем 2, который установлен на поверхности контролируемого издели 3. На противоположной грани издели установлен приемный акустический преобразователь 4, сигнал с которого подаетс на регистрирующий прибор 5, позвол ющий измер ть частоту и амплитуду колебаний контролируемого издели .The device consists of a variable amplitude generator 1 connected to an acoustic emitter 2, which is mounted on the surface of the controlled product 3. On the opposite side of the product is a receiving acoustic transducer 4, the signal from which is fed to a recording device 5, which allows measuring the frequency and amplitude of the controlled products.

Измерени могут быть проведены на образцах любых твердых тел. При этом образцы издели , используемые дл установлени на подготовительной стадии градуировочной зависимости, и контроле руемые издели должны иметь одинаковую геометрию дл того, чтобы измерени проводились на одинаковых модах колебаний.Measurements can be taken on samples of any solids. In this case, the product samples used to establish the calibration dependence at the preparatory stage, and the controlled products must have the same geometry so that the measurements are carried out at the same vibration modes.

Пример. Измерени проводились на элементах арматурного каркаса дл железобетонных колонн жилых и общественных зданий. На торцовые поверхности образцов из арматурных сталей классов А I, А II и A III размером в сечении 1200 мм и длиной 400 мм приклеивались ультразвуковые преобразователи. С помощью генератора 1 ультразвуковой частоты в образце возбуждалась продольна сто ча волна, амплитуда которой регистрировалась приемником 4 и визуально наблюдалась с помощью осциллографа 5. Резонансна частота измер лась с помощью частотомера.Example. The measurements were carried out on the elements of the reinforcing cage for reinforced concrete columns of residential and public buildings. Ultrasonic transducers were glued to the end surfaces of specimens of reinforcing steels of classes A I, A II and A III with a cross section of 1200 mm and a length of 400 mm. Using ultrasonic generator 1, a longitudinal wave was excited in the sample, the amplitude of which was recorded by receiver 4 and was visually observed using an oscilloscope 5. The resonance frequency was measured using a frequency meter.

Изменением частоты устанавливали максимальную амплитуду колебаний. Затем измен ли в 10 раз напр жение на излучающем преобразователе и вновь подстройкойBy changing the frequency, the maximum amplitude of the oscillations was established. Then, the voltage at the radiating transducer was changed 10 times and again adjusted

частоты генератора устанавливали максимальную амплитуду колебаний. Определ ли изменение резонансной частоты Af по формуле generator frequencies set the maximum amplitude of the oscillations. The change in the resonance frequency Af was determined by the formula

Af мин - fivtaKC,Af min - fivtaKC,

где Тмин, Тмакс - резонансна частота при соответственно минимальном и максималь- ном напр жении на излучателе.where Tmin, Tmax is the resonance frequency at the corresponding minimum and maximum voltage on the emitter.

Затем образцы испытывались на разрывной машине дл определени прочности на раст жение.The samples were then tested on a tensile testing machine to determine tensile strength.

Результаты измерений и испытаний приведены в табл. 1.The results of measurements and tests are given in table. 1.

По результатам табл. 1 была получена методом наименьших квадратов градуиро- вочна зависимостьAccording to the results of the table. 1 was obtained by the least squares method, the calibration dependence

20twenty

R 921,5-5,828 A f.R 921.5-5.828 A f.

При относительной погрешности измерений 5ф1 4,5%.With a relative measurement error of 5ph1 4.5%.

Полученна зависимость была исполь- зована дл определени прочности на раз- рыв других однотипных деталей. Результаты приведены в табл. 2.The obtained dependence was used to determine the tensile strength of other parts of the same type. The results are shown in table. 2.

Среднеквадратичное отклонение не превышало 10 МПа, что позволило не только разделить испытанную арматуру по классам , но определить механические характеристики конкретного издели с достаточно дл практики точностью без его механического испытани . The standard deviation did not exceed 10 MPa, which allowed us not only to divide the tested reinforcement into classes, but to determine the mechanical characteristics of a particular product with sufficient accuracy for practice without mechanical testing.

Claims

The claims

The method of determining the mechanical characteristics of products, which consists in

the fact that in a controlled product or sample product excite resonant vibrations, measure the parameters of these vibrations, subject it to mechanical action, remove the calibration dependence and determine the mechanical characteristics of the product, characterized in that, in order to improve accuracy, on each product or the sample before mechanical testing is changed no less than

twice the amplitude of the resonant oscillations, measure the frequency of the second resonance, determine the difference in the frequencies of the first and second resonances, and use it to construct the calibration curve and determine the mechanical characteristics of the products.

Table 1

2

table 2

l

5