Войти  |  Регистрация
Авторизация

Испытания строительных материалов на моделях, статика моделей



Испытания на моделях должны выявить физические и технические свойства конструкций. К таким испытаниям относятся измерение давления воздуха на моделях в аэродинамической трубе, исследование упругих напряжений в строительных элементах путем применения прозрачных моделей (метод фотоупругости), предварительная оценка акустики больших помещений путем испытания моделей в бассейне с водой. Исходя из картины распространения возникающих при этом волн, можно наиболее простым способом определить благоприятную конфигурацию помещения.
Перенос результатов, полученных при испытаниях моделей, на реальные конструкции требует не только геометрического подобия модели и оригинала, но также пересчета измеренных значений по принятым для моделирования правилам, в формулировке которых играют значительную роль числа Маха и Рейнольдса при аэродинамических испытаниях, а также закон подобия Kayxa при испытаниях методом фотоупругости.
Испытания строительных материалов на моделях, статика моделей

Для экспериментального определения картины распределения усилий и напряжений в основных элементах конструкций, т.е. для оценки их величины, направления и знака, существуют различные способы: метод измерения удлинений в соединении со способом определения напряжений по величине трещин на лаковой пленке; рентгенографический метод (рис.2.8 и 2.9): использование эффекта Фарздея, оптический и акустический методы с использованием аналоговых диаграмм и диаграмм напряжений. Значительное развитие получил метод фотоупругости как эффективное и ценное вспомогательное средство при испытаниях, относящихся к области сопротивления материалов и пластичности. При методе фотоупругости в качестве моделей используются образцы из высокоактивной, т.е. двоякопреломляющей искусственной смолы (например, декорит или аральдит), которые имеют такую же форму и нагрузку, как и реальные конструкции.
Испытания строительных материалов на моделях, статика моделей

Поляризованный свет при определенных условиях наблюдения позволяет получить две системы линий: изохромы (величины напряжений) и изоклины (направления), по которым определяется поле напряжений. С помощью этого метода может быть исследовано как плоское (двухосное), так и объемное (трехосное) напряженное состояние.
Результаты, полученные при испытаниях моделей, с помощью простого расчета, учитывающего изменение формы на основе статического закона подобия, могут качественно переноситься на реальные конструкции независимо от материала, из которого 0101 изготовлены.
Многочисленные испытания и контрольные расчеты, проведенные для оценки точности этого оптического метола, показали, что при плоской фотоупругости гарантируется точность от 97 до 98%, достаточная для практических целей. Точность метода объемной фотоупругости колеблется от 90 до 95%.
При проектировании конструктор располагает свободой выбора, ограниченной, с одной стороны, необходимой степенью надежности, т.е. величиной допускаемых напряжений, а с другой - требованиями экономичности, которые предполагают достижение поставленной цели наиболее простыми средствами. В связи со все более расширяющимися требованиями по использованию материалов возникает необходимость в проведении все более точных статических расчетов.
Однако имеется множество случаев, когда из-за приближенно заданных граничных условий приходится отказываться от точного математического описания и ограничиваться приближенными формулами, которые обычно обеспечивают надежность строительных конструкций с запасом, вследствие чего возникает значительный перерасход материалов. Здесь метод фотоупругости оказывает ценную помощь, позволяя обеспечить наибольшую несущую способность путем выбора наиболее целесообразной формы и материала.
Кроме того, этот метод может широко применяться для исследований в области механики деформаций материалов и для определения напряжений.
Наконец, метод фогоупругости более других пригоден при решении сложных вопросов из области статики и при конструировании. Он позволяет органам надзора в сомнительных случаях надежно контролировать расчет и дает возможность в спорных случаях, например при рассмотрении судебных дел, принимать доказательные решения.
В заключение можно сказать, что необходимыми предпосылками для выбора той или иной строительной конструкции или материала помимо всего прочего являются достаточные знания о свойствах материалов и результатах испытаний.
Испытания строительных материалов на моделях, статика моделей

При этом не всегда самым пригодным является материал с наилучшими механическими характеристиками. Наиболее экономичен тот материал, который при минимальных затратах на заготовку и обработку и практических условиях полностью выполняет свое назначение. Успешное применение метода фогоупругости позволяет решить самые сложные вопросы (рис. 2.10-2.11, в данном случае для стальных конструкций).
На рис. 2.12-2.14 представлена серия испытают, показывающих распределение напряжений (по величине, направлению и знаку) и угловом сечении прямоугольного узла рамы с вырезом и без выреза в выступающем углу.
Прежде всего можно заметить очевидное сжатие изохром в основании выреза, значительную концентрацию напряжений, что вызывает необходимость принятия специальных конструктивных мер. Как показывают эти исследования, наблюдаемое воздействие надрезов в углах рамы с вырезами служит причиной тяжелых аварий в строительстве.
Это связано с влиянием возрастания напряжений, возникающего обычно в местах изменения поперечного сечения и в других местах. Опасность такого явления может быть снижена при устройстве закруглений с максимально возможным радиусом в местах перехода между двумя поперечными сечениями и применении других конструктивных мероприятий. Если нельзя избежать расточки канавок, поперечных отверстий и т.д., то необходимо применять материал, который даже с надрезами обладает достаточной способностью к пластическим деформациям, что позволяет ему выдерживать местные перегрузки без разрушения. Данные о поведении материала могут быть получены при испытании образца с надрезом на ударную вязкость.
Испытания строительных материалов на моделях, статика моделей

На рис. 2.15 и 2.16 (вырез выполнен с помощью газовой резки, а клиновидный элемент балки вырезан автогеном) приведены результаты экспериментов, показывающие, что не собственные напряжения (т.е. напряжения, возникшие при остывании после проката металла), а напряжения от обработки балки, например газовым резаком, приводят к образованию трещин и разрушению, так как избыточное количество подводимого тепла и надрезы в месте изменения сечения вызывают не учитываемые при расчете пики напряжений. В этом случае для испытаний также может применяться простой и наглядный метод фотоупругости.
Испытания строительных материалов на моделях, статика моделей

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent