RU2144174C1 - Способ определения внутренних напряжений объекта - Google Patents

Способ определения внутренних напряжений объекта Download PDF

Info

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
Application number
RU97120267A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97120267A (ru
Inventor
А.П. Телицын
Original Assignee
Научно-технический центр Минстроя России ТОО Институт Проектмостореконструкция
Телицын Андрей Петрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-технический центр Минстроя России ТОО Институт Проектмостореконструкция, Телицын Андрей Петрович filed Critical Научно-технический центр Минстроя России ТОО Институт Проектмостореконструкция
Priority to RU97120267A priority Critical patent/RU2144174C1/ru
Publication of RU97120267A publication Critical patent/RU97120267A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2144174C1 publication Critical patent/RU2144174C1/ru

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.
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
Figure 00000002

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
Figure 00000003

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
Figure 00000004

где M - изгибающий момент от испытательной нагрузки в середине пролета балки, определяемый как
Figure 00000005

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
Figure 00000006

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.
Деформацию верхнего пояса в середине пролета от собственного веса балки определим из соотношения
Figure 00000007

что, например, при значениях ε2 = -2 • 10-5 и ε3 = 4.8 • 10-5 даст
εвес = 7.78 • 10-5,
σвес= εвес•E = 22,56 кг/см2

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
Figure 00000008

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
Figure 00000009

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.
RU97120267A 1997-12-08 1997-12-08 Способ определения внутренних напряжений объекта RU2144174C1 (ru)

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)

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