Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.11.2018


17.11.2018


17.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


09.11.2018


05.11.2018


02.11.2018


26.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Испытания металла

Испытания металла

28.11.2015

К основным видам испытаний металла относятся опыты на растяжение, сжатие, кручение, ударный изгиб, определение твёрдости.
Испытание на растяжение обеспечивает однородность напряжённого состояния. При этом определяются следующие характеристики: предел пропорциональности σпц, предел упругости σ0,05, предел текучести физический σт или условный σ0,2, предел прочности, временное сопротивление разрыву σb, истинное сопротивление разрыву Sk, относительное удлинение после разрыва 5 и относительное сужение после разрыва. Длину образцов принимают не менее 200 мм для диаметра до 20 мм (без учёта концов, помещённых в захваты разрывной машины). Площадь поперечного сечения образца периодического профиля вычисляют по формуле
А = m/ρl0,

где m - масса образца; ρ - плотность стали, ρ = 0,00785 г/см3; l0 - длина испытываемого образца.
Испытания проводят на разрывной или универсальной машине (ГОСТ 7855-84). Нагрузку увеличивают со скоростью 10 МПа/с.
При достижении предела текучести σт стрелка силоизмерительного прибора останавливается, а затем вновь перемещается. Увеличивают нагрузку до разрушающей Fu. Скорость нагружения принимают более высокой. По величине Fu вычисляют предел прочности. Относительное удлинение образца ε и относительное сужение φ определяют по формулам:
ε = (lf - l0) * 100/l0 ; φ = (А- А1) * 100 / А0,

где l0 - первоначальная длина образца; lf - длина после разрыва; А0 - первоначальная площадь поперечного сечения образца; А1 - площадь поперечного сечения образца в месте разрыва.
Известны ещё одиннадцать способов описания относительных деформаций. При испытании листового металла используют образцы прямоугольного поперечного сечения. Они также имеют головки с плавными переходами.
Испытание на сжатие. Статические испытания на сжатие проводят по ГОСТ 25.503-80 при температуре (20-10 +15) °С. Определяют модуль упругости Еc, предел пропорциональности σпц, предел упругости σуп, физический предел текучести а, условный предел текучести σт, предел прочности σпр. Для испытаний изготавливают цилиндрические образцы с гладкими торцами и выточками.
При определении модуля упругости образец нагружают до σ0 = 0,1σпц ож, устанавливают тензометры, нагрузку ступенями увеличивают до (0,7...0,8) (σпц с)ож, строят диаграмму сжатия Fс= f(Δh) и вычисляют модуль упругости при сжатии
Испытания металла

где ΔFс - ступень нагрузки при сжатии; Δhср = Δhоср - Δhкср, Δhоср - среднее значение начальной расчётной высоты образца до испытаний по трём и более измеренным образцам; Δhкср - среднее значение конечной расчётной высоты образца после испытаний по трём и более измеренным образцам.
За предел пропорциональности принимают напряжение, при котором отклонение от линейной зависимости на графике Fc - Ah в т. Fпц с с осью нагрузок достигает такого значения, что тангенс угла наклона увеличивается на 50%:
Испытания металла

Испытания проводят следующим образом: нагрузку увеличивают до σ0 = 0,1 (σпц с)он, устанавливают тензометры, увеличивают нагрузку ступенями по (0,10...0,15)(σпц с)ож до (0,7...0,8)(σпц с)ож. Затем нагрузку увеличивают ступенями по 0,2(σпц с)ож. Испытания прекращают, когда средняя абсолютная деформация Ah превышает среднее значение абсолютной деформации на начальном линейном участке в 2-3 раза.
Под пределом упругости при сжатии принимают напряжение σ0,05 с, при котором относительная остаточная (пластическая) деформация е достигает 0,05% от начальной расчётной высоты образца. Относительную деформацию определяют по формуле
Испытания металла

Образец нагружают до 0,1 (σор с)ож, устанавливают тензометр, увеличивают нагрузку до 0,07...0,8(σор)ож, прикладывают нагрузку ступенями по 0,05 (σор с)ож. Величину F0,05c определяют по графику Fс - h в точке пересечения прямой, отстоящей от оси Δh на 0,0005h0 и параллельной начальному участку графика с кривой.
Испытания металла

Испытание на ударный изгиб (определение ударной вязкости). Метод основан на разрушении образца одним ударом маятникового копра. На образцах прямоугольного поперечного сечения делают надрез в зоне максимальных нормальных напряжений. Под ударной вязкостью понимают работу, отнесённую к начальной площади поперечного сечения в зоне концентратора. В результате испытаний определяют такие характеристики, как хладкоёмкость, тепловую хрупкость, хрупкость перекристаллизации и др. Образец устанавливают на опоры маятникового копра надрезом вниз (рис. 2.29). Ось надреза должна быть перпендикулярна продольной оси образца. Измерительное устройство позволяет определить работу удара разрушения. В протоколе испытания указывают маркировку образца, его тип и размеры, площадь поперечного сечения и вычисленное значение ударной вязкости (КС)
КС = К/S0,
где К - работа удара; S0 - начальная площадь поперечного сечения в месте надреза, S0 = Н1В; H1 - начальная высота рабочей части образца; В - начальная ширина образца; КС - символ ударной вязкости.
Для испытания при повышенных температурах копёр снабжают нагревательной печью и полуавтоматическим загрузочным устройством.
Устанавливают зависимость между разрушающей нагрузкой и температурой образца при разных величинах энергии удара.
Испытания арматурных канатов классов К-7 и К-19. Определяют механические и реологические свойства канатов. В качестве прочностных характеристик принимают разрывное усилие Рp и усилие при условном пределе текучести Р0,2. По ТУ 14-2-22-71 испытания канатов проводят по отдельным проволокам с последующим суммированием. Этот способ имеет более высокую трудоёмкость по сравнению с испытанием в агрегатном состоянии, при котором одновременно определяют относительное удлинение перед разрывом.
Реологические испытания канатов проводят по методике ГОСТ 28334 с использованием жёстких динамометрических рам типа РД-20 конструкции НИИЖБ. Начальное напряжение в образцах принимают равным 60...80% фактического временного сопротивления, т.е. задают ряд значений σsp/σu. Образцы выдерживают под нагрузкой при нормальной температуре 20 ±10 °С. Согласно ГОСТ 13840 за время выдержки при нормальной температуре в течение 1000 ч и начальном усилии, равном 0,7 действительного разрывного усилия, потери напряжений от релаксации не должны превышать 8% (Δi1,000 = 8 %). Среднее значение релаксации связано с уровнем начальных напряжений линейной зависимостью (рис. 2.30)
Δi1000 = 0,4 (σsp/σu - 0,57) * 100%.

Прочность стали после огневого воздействия. Конструкции во время пожаров испытывают высокотемпературное воздействие, различное по длительности и интенсивности. Отдельные из них разрушаются вследствие наступления предела огнестойкости. Для предварительно напряжённых конструкций при нагреве арматуры до 300...400 °С обрушение не происходит. При большей температуре возможно обрушение.
Испытания металла

Испытания арматуры проводят в муфельной печи по ГОСТ 244-52-80. Образцы с хромель-алюмелевыми термопарами вставляют в печь, производят нагружение по экспериментально установленному режиму, соответствующему прогреву арматуры в плите с толщиной защитного слоя бетона 20 мм при действии температурного режима по формуле
t = t0 + 345 log(8τ + 1),

где t - температура в огневой камере; t0 - начальная температура в помещении; τ - время длительности огневого воздействия, мин.
После нагрева до заданной температуры и остывания до 20 °С образцы испытывают на растяжение с замером деформаций. Часть образцов испытывают нагревом без нагрузки для выделения влияния температурного и силового факторов на изменение свойств стали. При сохранившейся после пожара прочности предварительно напряжённой конструкции сохранность эксплуатационных свойств определяется величиной необратимой потери жёсткости. Образцы арматуры вырезают из испытавших огневое воздействие конструкций и испытывают на растяжение по ГОСТ 12004-81. Диаграммы «напряжение-деформация» сравнивают с контрольными.