Способы определения предела прочности

Способы определения предела прочности

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Методы определения предела прочности
при одноосном растяжении

Rocks. Methods for determination
uniaxial tensile strength

Срок действия с 01.01.87
до 01.01.92*
______________________________
* Ограничение срока действия снято
Постановлением Госстандарта СССР
N 564 от 24.04.91 г.
(ИУС N 7, 1991 г.). — Примечание изготовителя базы данных.

РАЗРАБОТАН Министерством угольной промышленности СССР, Академией наук СССР, Министерством геологии СССР, Академией наук УССР, Академией наук Киргиз. ССР, Министерством высшего и среднего специального образования СССР

Ю.М.Карташов, Г.В.Михеев, Б.В.Матвеев, С.И.Войцеховская, М.П.Мохначев, С.Е.Чирков, И.А.Соломина, Л.Г.Медведев, Р.И.Тедер, К.А.Вайтекунас, В.В.Фромм, Б.М.Усаченко, В.В.Виноградов, В.А.Мансуров, Г.Я.Новик, И.Ю.Буров, В.Н.Морозов, В.Д.Христолюбов

ВНЕСЕН Министерством угольной промышленности СССР

Зам. министра Г.И.Нуждихин

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 ноября 1985 г. N 3731

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 24.04.91 N 564, введенное в действие с 01.01.92 и опубликованное в ИУС N 7 1991 г.

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 7 1991 г.

Настоящий стандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при одноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает следующие методы определения предела прочности при одноосном растяжении породы по образцам, изготовляемым из представительной породной пробы:

метод разрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением;

метод разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим;

метод разрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами;

метод комплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии.

Стандарт не распространяется на мерзлые горные породы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И ПРИЗМАТИЧЕСКИХ
ОБРАЗЦОВ ПРЯМЫМ РАСТЯЖЕНИЕМ

Метод предназначен для определения предела прочности породы по слабейшему поперечному сечению образца при одноосном растяжении в направлении его оси — заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность метода заключается в проведении испытаний цилиндрических или призматических образцов. Испытание каждого образца заключается в измерении разрушающей силы при продольном растяжении образца через стальные обоймы загрузочного устройства.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.1. Метод отбора проб

1.1.1. Отбор проб — по ГОСТ 21153.0-75 со следующими дополнениями:

размеры и объем породной пробы должны обеспечивать изготовление образцов необходимого количества, размеров и ориентировки относительно слоистости, указанных в п.п.1.3.1, 1.3.3 и 1.3.6; допускается производить консервацию проб полиэтиленовой пленкой или другими водонепроницаемыми материалами, не вступающими во взаимодействие с породой;

при отборе проб гигроскопических пород (каменные соли, аргиллиты и т.п.) дополнительно отбирают несколько кусков размером не менее 30х30х10 мм и общей массой не менее 200 г для определения исходной влажности пробы и сразу же помещают в бюксы, которые для надежной герметизации обматывают клейкой лентой. Определение влажности — по ГОСТ 5180-75. Исходную влажность фиксируют в паспорте пробы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Оборудование, инструменты и материалы

1.2.1. Для проведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

станок обдирочно-шлифовальный любой конструкции с плоским чугунным диском, вращающимся вокруг вертикальной оси, или станок плоскошлифовальный типа 31710, станок токарный по ГОСТ 440-81 — для изготовления образцов;

машины испытательные или прессы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8905-82 и ГОСТ 9753-81, максимальное усилие которых не менее чем на 20-30% превышает предельную нагрузку на образец;

устройство нагрузочное, обеспечивающее центральное и соосное приложение растягивающего усилия к образцу (отклонение от соосности не более 0,5 мм) и исключающее передачу от захватов испытательной машины к образцу усилий, вызывающих его изгиб и кручение;

скрепляющий материал (эпоксидный клей, сплав Вуда или другие склеивающие или скрепляющие вещества) — для скрепления образца с обоймами нагрузочного устройства.

1.3. Подготовка к испытанию

1.3.1. Образцы изготовляют из штуфов или кернов, составляющих пробу, выбуриванием на буровом станке или вырезанием на камнерезной машине с ориентировкой длины образца относительно слоистости породы в соответствии с целью проведения испытания.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3.2. Образцы из негигроскопических пород изготовляют с применением промывочной жидкости.

Образцы из гигроскопических пород изготовляют без применения промывочной жидкости и до начала испытания хранят в эксикаторе.

1.3.3. Размеры образцов выбирают по табл.1.

Цилиндры, диаметр , мм

От 30 до 60 включ.

Призмы, сторона квадрата , мм

От 20 до 60 включ.

Примечание. — отношение длины рабочей части образца (между обоймами нагрузочного устройства) к его диаметру ( ) или стороне квадрата ( ).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Измерения производят штангенциркулем с погрешностью не более 0,1 мм. Диаметр (сторону квадрата) измеряют в трех местах по длине образца (в середине и у торцов) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается разность диаметров (сторон квадрата) по всем измерениям не более 0,5 мм. За расчетный диаметр принимают среднее арифметическое результатов всех измерений.

1.3.4. Образующие боковой поверхности образца должны быть прямолинейными по всей длине. Допуск прямолинейности рабочей части образца 0,5 мм. Допускаемая шероховатость — не более 0,2 мм.

1.3.5. Подготовленные для испытания образцы должны иметь одинаковые размеры. Допускаются отклонения расчетных значений диаметра (стороны квадрата) каждого образца от его среднего арифметического значения по всем образцам выборки не более 2 мм.

1.3.6. Количество образцов должно быть не менее 6 и обеспечивать относительную погрешность результатов испытания не более 20% при надежности не ниже 0,8.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4. Проведение испытания

1.4.1. Концевые части боковой поверхности образца соединяют скрепляющим материалом с обоймами нагрузочного устройства, обеспечивая совместно сборкой центрирование образца в обоймах и их соосность (см. приложение 1).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4.2. После затвердевания скрепляющего материала образец, смонтированный в нагрузочном устройстве, помещают в испытательную машину и нагружают до разрушения равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

1.4.3. Записывают величину разрушающей силы в килоньютонах, зафиксированную силоизмерителем испытательной машины (пресса).

1.4.4. При необходимости определяют влажность пробы непосредственно при испытании. Для этого обломки образцов помещают в бюксы не позже чем через 10 мин после выполнения испытаний и взвешивают. Дальнейшие операции — по ГОСТ 5180-75. Влажность фиксируют в журнале испытаний.

1.5. Обработка результатов

1.5.1. Предел прочности при одноосном растяжении ( ) в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где — разрушающая сила, кН;

— площадь поперечного сечения образца, см .

1.5.2. Обработку результатов испытаний образцов производят в следующем порядке.

Вычисляют среднее арифметическое значение по пробе предела прочности , среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации :

;

;

.

Определение фактической надежности результатов испытаний и уточнение необходимого числа образцов производят согласно рекомендуемому приложению 2.

1.5.3. Вычисления производят с точностью округления:

частных значений и среднего арифметического значения, а также среднего квадратического отклонения предела прочности — до 0,01 МПа, при этом значения менее 10 МПа оставляют без изменения, а значения более 10 МПа округляют до 0,10 МПа;

значений коэффициента вариации — до 1%.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
СЖАТИЕМ ПО ОБРАЗУЮЩИМ

Метод предназначен для массовых испытаний с целью определения предела прочности горной породы по заданному сечению образца при одноосном растяжении в направлении, заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность метода заключается в проведении испытаний цилиндрических образцов. Испытание каждого образца заключается в измерении значения разрушающей силы, приложенной через стальные встречно направленные плиты или клинья нагрузочного устройства к образующим образца на его диаметральном сечении, ориентированном заданным способом относительно сложения (слоистости) породы.

Источник

Определение прочности материала

Прочность материала – важная эксплуатационная характеристика, которая во многом влияет на надежность всего сооружения. Данный показатель оценивают в рамках комплексного технического обследования сооружений или в качестве самостоятельной услуги по экспертизе отдельной конструкции, качества материала. Характеристика зависит от состава и свойств материала, а также и от условий эксплуатации.

Прочность – способность строительного материала сопротивляться внешним воздействиям и внутренним напряжениям. Это механическое свойство, отражающее устойчивость к деформациям и разрушению.

Определение прочности материала специалисты выполняют по методикам, описанным в ГОСТах. Они разработаны для кирпича, металла, бетона, цемента и других строительных изделий. При оценке характеристики исследуют образцы на сжатие, изгиб, растяжение, срез или скручивание.

• Предел прочности при сжатии – максимальное усилие, которое необходимо приложить для разрушения образца. Из наиболее распространенных строительных материалов наибольший показатель характерен для стали (210-600 МПа), тяжелый бетон (10-50 МПа) и древесина (30-65 МПа) демонстрируют самые низкие параметры предела прочности при сжатии.
• Предел прочности при изгибе – показатель, для определения которого точечно нагружают образец в форме параллелепипеда с прямоугольным сечением.

Во время эксплуатации здания необходимо периодически проверять строительный материал на прочность. Со временем она снижается из-за интенсивной эксплуатации, внешних и внутренних негативных воздействий: климатических и механических факторов, нагревания и охлаждения отдельных конструкций, неравномерной осадки грунтов. Регулярное проведение технических экспертиз позволит вовремя выявить наиболее опасные участки и конструкции, которые нуждаются в ремонте, предотвратить аварии и несчастные случаи из-за обрушения здания.

Методы определения прочности материала конструкции

Проведение статических испытаний на прочность – это тестирование шаблонных образцов определенной формы. По результатам экспериментов специалисты рисуют диаграмму, на которой можно наглядно увидеть, как деформируется материал под напряжением. Графические данные помогают оценить предел упругости и текучести, временное сопротивление. Для определения параметров определенного материала проводят специальные расчеты для вычисления усталостной нагрузки и предельного напряжения.

Методы определения прочности материала зависят его разновидности и типа строительной конструкции. Например, стандартный способ оценки характеристик кирпича – испытание на сжатие двух целых кирпичей, которые сложены друг на друга. Для исследования силикатного кирпича используют ультразвуковую методику.

Все способы исследования можно разделить на две большие группы – разрушающего и неразрушающего контроля. Они применимы к отдельным строительным конструкциям, образцам и отдельным элементам.

При возможности специалисты стараются отдавать предпочтение методам неразрушающего контроля, которые не требуют демонтажа и разбора конструкции. Несмотря на то, что образцы проб отбирают из наименее важных функциональных элементов, стандартные методы испытания прочности отражаются на устойчивости и надежности здания. Но не всегда и не у всех строительных изделий возможно оценить прочность методами неразрушающего контроля.

Методы разрушающего контроля

Отличительная особенность данного типа исследования – проведение испытаний на контрольных образцах до их полного разрушения. Например, кирпич могут сжимать или воздействовать извне иным способом до тех пор, пока он не даст трещину или не посыплется. Для этого из конструкции извлекают часть материала и отправляют в лабораторию для оценки прочностных характеристик.

Для определения участка отбора проб учитывают доступность образца, степень нагруженности, и поврежденности, интенсивность эксплуатации строительной конструкции.Методы разрушающего контроля позволяют с минимальной погрешностью вычислить физические свойства образца. Но они требуют серьезных трудозатрат. Главный недостаток исследования методом разрушающего контроля – необходимость нарушать целостность здания. Это не всегда возможно, поэтому специалисты стараются оценивать характеристики строительных материалов методом неразрушающего контроля.

Методы неразрушающего контроля

Исследование неразрушающими методами активно используется при технической экспертизе жилых, промышленных, административных зданий и построек, объектов исторического и культурного наследия. Они могут быть основаны на различных технологиях:

• механической: метод упругого отскока, исследование пластических деформаций и ударный импульс часто используют для экспертизы бетона;
• радиационной: методы базируются на применении радиоизотопов и нейтронов;
• магнитной: методы магнитопорошковой и индукционной оценки;
• акустической: исследование путем воздействия ультразвука, оценка эффектов акустоэмиссии;
• радиоволновой: исследование распределения в материале волн разной длины;
• электрической: определение характеристик через вычисление электросопротивления, электроиндуктивности и электроемкости строительного материала.

С помощью современных приборов и технологии можно определить прочностные характеристики изделия без конструктивных изменений и сохранить первоначальные физико-механические параметры материалы.

Где заказать определение прочностных характеристик?

В компании «Департамент» вы можете заказать определение прочностных характеристик любого строительного материала. Мы используем для оценки методы разрушающего и неразрушающего контроля, проводит исследование строго по ГОСТам. Специалисты выберут оптимальный вариант экспертизы с учетом назначения объекта, типа конструкции и разновидности материала, особенностей эксплуатации. Получить бесплатную консультацию и уточнить стоимость услуги можно по телефону или электронной почте.

Источник