RU2144174C1 - Способ определения внутренних напряжений объекта - Google Patents
Способ определения внутренних напряжений объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2144174C1 RU2144174C1 RU97120267A RU97120267A RU2144174C1 RU 2144174 C1 RU2144174 C1 RU 2144174C1 RU 97120267 A RU97120267 A RU 97120267A RU 97120267 A RU97120267 A RU 97120267A RU 2144174 C1 RU2144174 C1 RU 2144174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unloading
- mechanical unloading
- deformation
- test
- test action
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для изучения напряженно-деформированного состояния искусственных сооружений в процессе их испытаний. При механическом разгружении выделенного участка объекта и измерении на нем остаточных деформаций определяют степень механического разгружения по изменению реакции выделенного участка на испытательное воздействие до и после механического разгружения. Внутренние напряжения определяют по остаточным деформациям с учетом степени механического разгружения, используя математическую зависимость. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей и упрощении способа при повышении точности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изучения напряженно-деформированного состояния искусственных сооружений в процессе их испытаний и эксплуатации. Преимущественными областями использования являются строительство и жилищно-коммунальное хозяйство.
Известен способ определения внутренних напряжений, заключающийся в том, что в исследуемом объекте высверливают кольцевое цилиндрическое отверстие и регистрируют перемещение торца вырезанного участка, по которому судят о внутренних напряжениях (см. а. с. N 828811 по кл. МКИ6: G 01 B 5/30).
Недостатками данного способа являются ограниченная область применения, связанная с тем, что при исследовании, например, элементов железобетонных искусственных сооружений невозможно получить доступ к интересующим участкам измерений для высверливания цилиндрических кольцевых отверстий без разрушения всего элемента и сравнительно низкая точность, связанная с тем, что для определения деформаций внутренних объемов по деформации торцевой поверхности при известных соотношениях диаметра вырезанного участка и глубины щели применяют полученные экспериментально градуировочные зависимости, вносящие дополнительные погрешности.
Известен способ определения напряженно-деформированного состояния внутри объекта (см. а. с. N 1486756 по кл. МКИ6: G 01 В 5/30), заключающийся в том, что в теле объекта выполняют шесть отверстий по разным направлениям, измеряют значение деформаций в направлении отверстий и по результатам измерений определяют напряженно-деформированное состояние.
Недостатками данного способа являются сравнительно низкая точность, связанная с тем, что измерение деформаций производят путем установки в отверстия, оси которых пересекаются в одной точке внутри объекта, зондов, концы которых располагают на разной глубине, что существенно ограничивает точность измерения деформаций малых объемов тонкостенных объектов на участках значительных градиентов напряжений и ограниченная область применения, связанная с тем, что деформации могут быть измерены лишь в процессе деформирования объекта. Деформации, обусловленные постоянно действующими нагрузками, например собственным весом объекта, в данном случае не устанавливаются.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ определения внутренних напряжений, заключающийся в том, что в исследуемом объекте вырезают участок поверхности и измеряют деформацию вырезанного участка, по которой судят о внутренних напряжениях (см. патент США N 3765230 по кл. МКИ6: G 01 B 7/16).
Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость, связанная с тем, что вырезание всего участка поверхности, на которой проводится измерение, затрагивает больший объем материала, чем, например, прорезание узких неглубоких канавок по части периметра участка поверхности и ограниченная область применения как неразрушающего метода, связанная с опасностью разрушения исследуемого объекта вследствие удаления значительных объемов материала.
Задача изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и упрощение способа при повышении точности.
Эта задача решается тем, что в способе определения внутренних напряжений объекта, включающем механическое разгружение выделенного участка и измерение на нем остаточных деформаций, объект подвергают одинаковым испытательным воздействиям до и после механического разгружения, которое осуществляют путем частичного вырезания поверхности участка измерений, определяют степень механического разгружения по изменению реакции выделенного участка на испытательное воздействие, а о внутренних напряжениях судят с учетом степени разгружения.
Кроме того, в зависимости от того, снимают или нет испытательное воздействие во время механического разгружения, искомую величину определяют из различных соотношений, приведенных ниже.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема реализации метода, на фиг. 2 - пример использования метода, где
1 - исследуемый объект;
2 - испытательная нагрузка;
3 - датчик деформации;
4 - вырез, разгружающий участок измерения.
1 - исследуемый объект;
2 - испытательная нагрузка;
3 - датчик деформации;
4 - вырез, разгружающий участок измерения.
Способ осуществляют следующим образом.
Объект 1 (фиг. 1), например балку на двух опорах, имеющую деформации от постоянных нагрузок или собственного веса оснащают средством измерения деформации, например тензодатчиком 3. Средство измерения подключают к измерительной аппаратуре, позволяющей регистрировать величины деформаций во всем диапазоне измерения. Подвергают объект испытательному воздействию, например путем приложения сосредоточенного усилия 2, вызывающего появление деформаций объекта на участке измерения, оснащенном тензодатчиком 3 и регистрируют деформацию ε1. Убирают испытательное воздействие 2, производят цикл частичного механического разгружения участка измерения от постоянных нагрузок, например путем прорезания рядом с участком измерения канавки 4, приводящей к появлению деформации от частичного разгружения тензодатчика 3 и регистрируют деформацию ε2. Повторно подвергают объект испытательному воздействию 2 и регистрируют изменившуюся по сравнению с ε1 деформацию ε3. Деформацию εп объекта 1 на участке измерения от постоянных нагрузок определяют из соотношения
а напряжения σп от постоянных нагрузок - из соотношения σп= εп•E, где E - модуль упругости материала объекта.
а напряжения σп от постоянных нагрузок - из соотношения σп= εп•E, где E - модуль упругости материала объекта.
Способ может быть реализован и без снятия испытательного воздействия перед механическим разгружением выделенного участка. При этом деформация будет определяться из соотношения
где εI - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием до механического разгружения;
εII - деформация на участке измерения, вызванная совместно испытательным воздействием и механическим разгружением;
εIII - деформация на участке измерения, вызванная снятием испытательного воздействия после механического разгружения.
где εI - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием до механического разгружения;
εII - деформация на участке измерения, вызванная совместно испытательным воздействием и механическим разгружением;
εIII - деформация на участке измерения, вызванная снятием испытательного воздействия после механического разгружения.
В качестве испытательного воздействия может быть использовано любое внешнее воздействие, вызывающее появление деформаций объекта на участке измерения, например воздействие температуры, влажности и т.п.
Пример 1. Имеется балка 1 с размерами 5000 • 200 • 200 мм, шарнирно лежащая на двух опорах (фиг.2). Модуль упругости материала балки E=290000 кг/см2, плотность ρ =2500 кг/м3. Необходимо определить деформацию верхнего пояса в середине пролета от собственного веса балки. Для этого на верхнем поясе в середине пролета устанавливают датчик деформации 3, с диапазоном измерения относительных деформаций ε = 10-6 - 10-3. Таким датчиком может быть, например, резистивный или емкостной тензометр с базой измерения 100 мм, порогом чувствительности по перемещению 0.1 мкм и пределом измерений 100 мкм, подключенный к соответствующей измерительной аппаратуре. В качестве испытательного воздействия использовали груз 2 массой 200 кг, подвешиваемый к нижнему поясу балки в середине пролета. Частичное механическое разгружение участка измерения от собственного веса балки производили путем прорезания в верхнем поясе балки 1 канавки 4 шириной 1 мм, перпендикулярно пересекающей ось размещения датчика на расстоянии 20 мм от датчика. Для прорезания канавки использован диск с алмазным покрытием диаметром 150 мм. Другим способом частичного разгружения участка измерения от собственного веса балки может быть, например, высверливание одного - двух отверстий диаметром 20 - 25 мм на оси размещения датчика в непосредственной близости от участка измерения.
Произведем первый цикл испытательного воздействия с регистрацией деформации ε1, вызванной испытательной нагрузкой до частичного разгружения участка измерения от собственного веса балки. Расчетная деформация ε1 может быть найдена из соотношения
где M - изгибающий момент от испытательной нагрузки в середине пролета балки, определяемый как
где P = 200 кг - величина испытательной нагрузки;
L = 500 см - длина пролета балки.
где M - изгибающий момент от испытательной нагрузки в середине пролета балки, определяемый как
где P = 200 кг - величина испытательной нагрузки;
L = 500 см - длина пролета балки.
Y = 10 см - расстояние от нейтральной оси до верхнего пояса балки;
E = 290000 кг/см2 - модуль упругости материала балки;
I - момент инерции сечения балки относительно нейтральной оси, определяемый как
где b = 20 см - ширина сечения балки;
h = 20 см - высота сечения балки.
E = 290000 кг/см2 - модуль упругости материала балки;
I - момент инерции сечения балки относительно нейтральной оси, определяемый как
где b = 20 см - ширина сечения балки;
h = 20 см - высота сечения балки.
Подставляя указанные значения в (1) получим ε1 = 6,46 • 10-5.
Удалим испытательную нагрузку и произведем частичное механическое разгружение участка измерения описанным выше способом с регистрацией возникшей деформации от разгружения ε2, причем глубину прорезания канавки выполним такой, чтобы обеспечить величину ε2 =-(2 - 2.5) • 10-5, что составит степень разгружения участка измерения от собственного веса балки примерно 30%. Отрицательное значение ε2 по отношению к ε1 отражает деформацию растяжения, возникающую при разгружении участка измерения от собственного веса балки.
Произведем второй цикл испытательного нагружения с регистрацией деформации ε3 от испытательного воздействия после частичного механического разгружения участка измерения от собственного веса балки.
Claims (3)
1. Способ определения внутренних напряжений объекта, включающий механическое разгружение выделенного участка и измерение на нем остаточных деформаций, по которым судят об искомой величине, отличающийся тем, что определяют степень механического разгружения по изменению реакции выделенного участка на испытательное воздействие до и после разгружения, при этом испытательное воздействие осуществляют или не осуществляют во время механического разгружения, а об искомой величине судят с учетом степени разгружения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что испытательное воздействие не осуществляют во время механического разгружения, а искомую величину определяют из соотношения
где ε1 - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием до механического разгружения;
ε2 - деформация на участке, вызванная механическим разгружением без испытательного воздействия;
ε3 - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием после механического разгружения;
Е - модуль упругости материала объекта.
где ε1 - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием до механического разгружения;
ε2 - деформация на участке, вызванная механическим разгружением без испытательного воздействия;
ε3 - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием после механического разгружения;
Е - модуль упругости материала объекта.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытательное воздействие осуществляют во время механического разгружения, а искомую величину определяют из соотношения
где εI - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием до механического разгружения;
εII - деформация на участке измерения, вызванная совместно испытательным воздействием и механическим разгружением;
εIII - деформация на участке измерения, вызванная снятием испытательного воздействия после механического разгружения;
Е - модуль упругости материала объекта.
где εI - деформация на участке измерения, вызываемая испытательным воздействием до механического разгружения;
εII - деформация на участке измерения, вызванная совместно испытательным воздействием и механическим разгружением;
εIII - деформация на участке измерения, вызванная снятием испытательного воздействия после механического разгружения;
Е - модуль упругости материала объекта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120267A RU2144174C1 (ru) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Способ определения внутренних напряжений объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120267A RU2144174C1 (ru) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Способ определения внутренних напряжений объекта |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97120267A RU97120267A (ru) | 1999-10-10 |
RU2144174C1 true RU2144174C1 (ru) | 2000-01-10 |
Family
ID=20199730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97120267A RU2144174C1 (ru) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Способ определения внутренних напряжений объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2144174C1 (ru) |
-
1997
- 1997-12-08 RU RU97120267A patent/RU2144174C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stubbs et al. | Global damage detection in solids- Experimental verification | |
Pandey et al. | Damage detection from changes in curvature mode shapes | |
US5983701A (en) | Non-destructive evaluation of geological material structures | |
AU2002351886B2 (en) | Soil or snow probe | |
CN108489808A (zh) | 一种声发射测试混凝土单轴受拉应力应变关系的方法 | |
US4047425A (en) | Testing device for measuring lateral pressure induced on a material by a vertical applied pressure | |
US4389896A (en) | Borehole gauge for in-situ measurement of stress and other physical properties | |
Pai et al. | Locating structural damage by detecting boundary effects | |
CA1291263C (en) | Modified ring test | |
JP3523806B2 (ja) | コンクリート構造物中の欠陥検査方法 | |
RU2144174C1 (ru) | Способ определения внутренних напряжений объекта | |
Kasal et al. | Semi-destructive methods for evaluation of timber structures | |
US5163330A (en) | Apparatus for testing an elongated conduit using an internally applied non destructive wall deformation | |
Peterson et al. | Application of dynamic system identification to timber bridges | |
RU2765358C1 (ru) | Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений | |
RU2301983C1 (ru) | Способ испытания грунтов статическим зондированием | |
RU2082141C1 (ru) | Способ определения напряженно-деформированного состояния элемента конструкции | |
Bredikhin et al. | Analysis of up-to-date methods of non-destructive testing of performance properties of reinforced concrete building structures | |
GB2284669A (en) | Determination of in situ stress in concrete | |
CZ9901899A3 (cs) | Způsob a zařízení pro měření trvalých délkových deformací materiálů | |
JPS6391557A (ja) | コンクリ−ト構造部材の強度並びに破壊靭性の現場測定方法 | |
US3068688A (en) | Method for measuring uni-or tri-axial inherent stresses | |
JPH0712914Y2 (ja) | 若材令コンクリート貫入試験装置 | |
JPH03239946A (ja) | 若材令コンクリートの貫入量判定方法 | |
SU1585742A1 (ru) | Устройство дл определени качества твердых материалов |