RU2324916C1 - Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии - Google Patents
Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324916C1 RU2324916C1 RU2006137985/28A RU2006137985A RU2324916C1 RU 2324916 C1 RU2324916 C1 RU 2324916C1 RU 2006137985/28 A RU2006137985/28 A RU 2006137985/28A RU 2006137985 A RU2006137985 A RU 2006137985A RU 2324916 C1 RU2324916 C1 RU 2324916C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- stress intensity
- angular segment
- critical
- segment
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства. Сущность: в изделии прямоугольного сечения выполняют зону концентрации напряжений, которую нагружают до разрушения и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжений. Зону концентрации напряжения в изделии выполняют в виде углового сегмента в месте пересечения его перпендикулярных граней. Образованную зону нагружают по поверхности углового сегмента до его отлома, после чего замеряют разрушающую нагрузку и параметры отломленного углового сегмента, а критический коэффициент интенсивности напряжения в изделии определяют по формуле. Технический результат: повышение точности и достоверности. 1 табл., 4 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в промышленных и лабораторных условиях для определения критического коэффициента интенсивности напряжений в изделиях из бетона и природного камня, например в железобетонных колоннах прямоугольного сечения, балках, стеновых панелях, плитах перекрытия, а также в фундаментах зданий и сооружений.
Известен способ определения прочности тяжелых и легких бетонов, заключающийся в скалывании ребра изделия путем прикладывания нагрузки к ребру изделия, фиксации величины нагрузки в момент скола ребра и последующее измерение фактической глубины скалывания (см. ГОСТ 22690-88 "Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля" / Введен: 01.01.91; с.8).
Недостатком данного способа является низкая точность и достоверность определения критического коэффициента интенсивности напряжений исследуемого материала в результате того, что во время испытаний в зоне скола возникают касательные напряжения вдоль линии действия силы, которые искажают точность и достоверность определения критического коэффициента интенсивности напряжений.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений, заключающийся в том, что в образце прямоугольного сечения выполняют зону концентраций напряжений, которую нагружают до разрушения, после чего по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжений. При этом зону концентрации напряжений выполняют на противоположных гранях в плоскости, перпендикулярной продольной оси образца, а перед нагружением зоны образец закрепляют консольно (см. авт. св. СССР №1257448, G01N 3/00).
Недостатком известного способа является низкая точность и достоверность определения критического коэффициента интенсивности напряжений в исследуемом изделии в результате того, что при извлечении образца из изделия, особенно в промышленных условиях, по всему объему образца образуются микротрещины, которые снижают силы сцепления межатомных связей, что приводит к преждевременному разрушению образца, а следовательно, к искажению получаемых данных.
Техническая задача, решаемая заявленным способом, заключается в повышении точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения критического коэффициента интенсивности напряжений в изделии, заключающемся в том, что в изделии прямоугольного сечения выполняют зону концентрации напряжений, которую нагружают до разрушения, и по полученным параметрам определяют критический коэффициент интенсивности напряжения, согласно изобретению зону концентрации напряжения в изделии выполняют в виде углового сегмента в месте пересечения его перпендикулярных граней, образованную зону нагружают по поверхности углового сегмента до его отлома, после чего замеряют разрушающую нагрузку и параметры отломленного углового сегмента, а критический коэффициент интенсивности напряжения в изделии определяют по формуле:
где КIc - критический коэффициент интенсивности напряжения, МПа·м0,5;
В0, B1, B2 - коэффициенты, зависящие от типа бетона изделия;
- зависимость, определяемая разрушающей нагрузкой и параметрами отломленного углового сегмента изделия, МПа·м0,5;
М - разрушающая нагрузка, Н·м;
t - ширина сечения поверхности отлома углового сегмента, м;
b - длина сечения поверхности отлома углового сегмента, м;
h - высота боковой поверхности углового сегмента, м.
Отличительный признак, характеризующий действие выполнения зоны концентрации напряжений в виде углового сегмента в месте пересечения граней исследуемого изделия, в известных технических решениях не обнаружен. При этом выполнение вышеуказанной зоны в исследуемом изделии позволяет осуществлять последующее нагружение этой зоны до ее отлома непосредственно в самом изделии, а не в извлекаемом фрагменте изделия. Это позволяет сохранить целостность структуры материала изделия, а следовательно, повысить точность и достоверность полученных результатов.
Для определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона известен прием нагружения торцевой поверхности прямоугольного изделия путем создания на его поверхности однозначных сжимающих или растягивающих напряжений (см. ГОСТ 24452-80 "Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона" / Введен: 01.01.1982, с.7).
В заявляемом способе нагружение изделия до отлома ведут по поверхности углового сегмента, образованного в зоне пересечения перпендикулярных граней изделия. Указанный отличительный признак в заявляемом способе проявляет новое техническое свойство, заключающееся в создании зоны разнозначных нормальных напряжений в исследуемом материале изделия, а именно сжатых и растягивающих напряжений в разрушающейся зоне сечения материала изделия при отсутствии касательных напряжений, что обеспечивает рост трещины отрыва без сдвига ее берегов от начала растянутой зоны. Это позволяет повысить точность и достоверность определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии за счет создания в последнем чистого напряженного состояния, характеризующегося растяжением при отсутствии сдвига.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии при нормальном отрыве не следует явным образом из известного уровня техники, а, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 приведена схема определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии;
- на фиг.2 - вид А на фиг.1;
- на фиг.3 - изображено в аксонометрии изделие с выполненной зоной концентрации напряжений в виде углового сегмента;
- на фиг.4 - изображен в аксонометрии угловой сегмент после отлома его от изделия.
Для осуществления заявляемого способа определения критического коэффициента интенсивности напряжений в изделии используют рычажный механизм, состоящий из металлического уголка 1 (фиг.1, 2), жестко соединенного с рычагом 2, на котором установлен индикатор часового типа 3, предназначенный для определения внешней разрушающей нагрузки.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
В исследуемом изделии прямоугольного сечения 4 (фиг.1-3) в месте пересечения его перпендикулярных граней выполняют зону концентрации напряжений в виде углового сегмента 5 (фиг.1, 3, 4) посредством продольных 6 (фиг.1-3) и поперечных 7 (фиг.2, 3) пропилов. При этом пропилы 6 и 7 могут быть выполнены относительно граней изделия перпендикулярно или наклонно. Затем образованную зону концентрации напряжений в виде углового сегмента 5 нагружают до отлома от изделия 4. Для этого к поверхности углового сегмента 5 (фиг.1, 2) жестко крепят металлический уголок 1 рычажного механизма, охватывающий площадь углового сегмента 5, и к рычагу 2 (фиг.1) прикладывают разрушающую нагрузку в виде момента М, равного произведению сосредоточенной силы (N), приложенной к рычагу 2, на плечо (l) последнего. Указанную разрушающую нагрузку (М) прикладывают до отлома углового сегмента 5 от исследуемого изделия 4. При этом разрушающую нагрузку (М) отлома фиксируют при помощи индикатора 3 часового типа по его наибольшему показанию. Затем измеряют параметры отломленого углового сегмента 5 (фиг.4): длину сечения поверхности отлома (b), ширину сечения поверхности отлома (t) и высоту боковой поверхности углового сегмента (h). После этого, используя полученные данные, определяют значение критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии по заявленной формуле:
где KIc - критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м0,5;
В0, B1, B2 - коэффициенты, зависящие от типа бетона изделия;
- зависимость, определяемая разрушающей нагрузкой и параметрами отломленного углового сегмента изделия, МПа·м0,5;
М - разрушающая нагрузка, Н·м;
t - ширина сечения поверхности отлома углового сегмента, м;
b - длина сечения поверхности отлома углового сегмента, м;
h - высота боковой поверхности углового сегмента, м.
Для обоснования преимуществ заявляемого способа определения критического коэффициента интенсивности напряжений в изделии по сравнению с известным способом, взятым за прототип, были проведены лабораторные испытания на фундаментном блоке из тяжелого бетона класса В20 с максимальным размером заполнителя 10 мм. По известному способу-прототипу для определения критического коэффициента интенсивности напряжения из указанного фундаментного блока путем выпиливания были извлечены три призмы размером 100×100×400 мм.
Для определения контрольного значения критического коэффициента интенсивности напряжения, одновременно с изготовлением вышеуказанного фундаментного блока, были изготовлены три контрольных образца бетона того же состава, размером 100×100×400 мм.
По заявляемому способу коэффициенты В0, B1, В2 получены эмпирическим путем и для тяжелого бетона соответственно равны В0=0,516, B1=-0,02, В2=-0,647. Зону концентрации напряжения в фундаментном блоке выполняли в виде углового сегмента в месте пересечения его перпендикулярных граней, образованную зону нагружали по поверхности углового сегмента до его отлома. Разрушающую нагрузку М определяли произведением сосредоточенной силы (N), приложенной к рычагу, на плечо (l) данного рычага. После отлома углового сегмента осуществляли замеры его параметров (b, t и h). Критический коэффициент интенсивности напряжений в фундаментном блоке определяли по формуле:
где: b=0,05 м;
t=0,055 м;
h=0,045 м;
N - определялась по результатам испытаний и находилась в диапазоне 123,7÷124,7 H;
l=0,9 м.
Критический коэффициент интенсивности напряжения в контрольных образцах и в извлеченных образцах по прототипу определяли с помощью силового критерия механики разрушения в соответствии с ГОСТ 29167-91 «Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении» / Введен: 01.07.92; с.4-6.
Усредненные результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица | |||
№ эксперимента | Критический коэффициент интенсивности напряжения, KIc, МПа·м0,5, | ||
в контрольном образце | в образце по прототипу | в образце по заявляемому способу | |
1 | 0,280 | 0,221 | 0,279 |
2 | 0,280 | 0,248 | 0,281 |
3 | 0,283 | 0,238 | 0,282 |
Среднее | 0,281 | 0,236 | 0,281 |
Результаты испытаний, приведенные в таблице, позволяют сделать вывод, что заявленный способ по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности определения критического коэффициента интенсивности напряжений в изделии в среднем на 19%. Величина разброса данных, полученных по заявляемому способу, составила (0,282-0,279)/0,281=0,01, по прототипу (0,248-0,221)/0,236=0,11>0,01, что подтверждает более высокую достоверность заявляемого способа. При этом заявляемый способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии при простоте использования может найти широкое применение не только в лабораторных условиях, но и на промышленных объектах действующих производств для определения прогноза долговечности железобетонных конструкций.
Claims (1)
- Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений в изделии, заключающийся в том, что в изделии прямоугольного сечения выполняют зону концентрации напряжений, которую нагружают до разрушения и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжений, отличающийся тем, что зону концентрации напряжения в изделии выполняют в виде углового сегмента в месте пересечения его перпендикулярных граней, образованную зону нагружают по поверхности углового сегмента до его отлома, после чего замеряют разрушающую нагрузку и параметры отломленного углового сегмента, а критический коэффициент интенсивности напряжения в изделии определяют по формулегде KIc - критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа·м0,5;В0, B1, В2, - коэффициенты, зависящие от типа бетона изделия;- зависимость, определяемая разрушающей нагрузкой и параметрами отломленного углового сегмента изделия, МПа·м0,5;М - разрушающая нагрузка, Н·м;t - ширина сечения поверхности отлома углового сегмента, м;b - длина сечения поверхности отлома углового сегмента, м;h - высота боковой поверхности углового сегмента, м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006137985/28A RU2324916C1 (ru) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006137985/28A RU2324916C1 (ru) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2324916C1 true RU2324916C1 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39798879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006137985/28A RU2324916C1 (ru) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324916C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483214C1 (ru) * | 2011-10-27 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) | Способ определения удельной поверхностной энергии разрушения твердых тел |
RU2621618C1 (ru) * | 2016-06-17 | 2017-06-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона |
RU2621623C1 (ru) * | 2016-06-17 | 2017-06-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур |
RU2650613C1 (ru) * | 2017-03-17 | 2018-04-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова" (ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений при поперечном сдвиге твердого тела |
RU2667316C1 (ru) * | 2017-10-25 | 2018-09-18 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ определения коэффициентов интенсивности напряжений для трещин |
RU2725162C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-06-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) | Способ определения параметров трещиностойкости бетона в изделии |
-
2006
- 2006-10-27 RU RU2006137985/28A patent/RU2324916C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483214C1 (ru) * | 2011-10-27 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) | Способ определения удельной поверхностной энергии разрушения твердых тел |
RU2621618C1 (ru) * | 2016-06-17 | 2017-06-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона |
RU2621623C1 (ru) * | 2016-06-17 | 2017-06-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур |
RU2650613C1 (ru) * | 2017-03-17 | 2018-04-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова" (ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжений при поперечном сдвиге твердого тела |
RU2667316C1 (ru) * | 2017-10-25 | 2018-09-18 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ определения коэффициентов интенсивности напряжений для трещин |
RU2725162C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-06-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) | Способ определения параметров трещиностойкости бетона в изделии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2324916C1 (ru) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии | |
Hillerborg | The theoretical basis of a method to determine the fracture energy GF of concrete | |
Nelson et al. | Fracture toughness of microfiber reinforced cement composites | |
Yurtdas et al. | Experimental characterisation of the drying effect on uniaxial mechanical behaviour of mortar | |
Hoover et al. | Experimental chemo-mechanics of early-age fracture properties of cement paste | |
Dybeł et al. | The effect of ribbed reinforcing bars location on their bond with high-performance concrete | |
Kaklis et al. | Experimental investigation of the size effect on the mechanical properties on two natural building stones | |
RU2483214C1 (ru) | Способ определения удельной поверхностной энергии разрушения твердых тел | |
Kourkoulis et al. | Pre-failure indicators detected by Acoustic Emission: Alfas stone, cement-mortar and cement-paste specimens under 3-point bending | |
Cardani et al. | Flexural strength and notch sensitivity in natural building stones: Carrara and Dionysos marble | |
Sourav et al. | Strength assessment of in-situ concrete for the evaluation of structural capacity: State of the art | |
Kasal et al. | Semi-destructive methods for evaluation of timber structures | |
Saadaoui et al. | Slow crack growth study of plaster using the double torsion method | |
Raupov et al. | Determination of physical and structural-mechanical characteristics of expanded clay concrete | |
Khokhar et al. | The shear strength and failure modes of timber joists obtained from the torsion test method. | |
Mohammed | Experimental studies of strength inclined sections bent elements from autoclaved aerated concrete | |
Thiele et al. | Experimental investigation of damage evolution in concrete under high-cycle fatigue | |
Zacharda et al. | Nanomechanical performance of interfacial transition zone in fiber reinforced cement matrix | |
Dupont et al. | Calculation of Crack Widths with the σ-ε Method | |
RU2725162C1 (ru) | Способ определения параметров трещиностойкости бетона в изделии | |
Varlamov et al. | Estimating Durability of Reinforced Concrete | |
Poullain et al. | Mechanical properties of cob-earth composites: variability and focus on the different calculation methods of Young's modulus | |
CN1154474A (zh) | 评定混凝土构件质量的弹性模量法 | |
Yang et al. | New local compression test to estimate in situ compressive strength of masonry mortar | |
Varlamov et al. | Samples of concrete of small sizes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091028 |