2018-02-20
4017
В соответствии с объектом, задачами и методикой эксперимента можно выделить три группы испытаний динамической нагрузкой: испытание конструкций существующего сооружения; испытание строительных деталей серийного изготовления; научно-исследовательские испытания.
При испытаниях конструкций обследуемых сооружений динамической нагрузкой исследования проводятся по двум направлениям: определяется реакция конструкции на заданные воздействия с целью установления её напряжённо-деформированного состояния; оценивается состояние конструкции, и её действительная схема работы, используя при этом динамические испытания в режиме собственных или вынужденных колебаний.
Для строительных деталей серийного изготовления с помощью динамических испытаний проводится неразрушающий контроль качества готовой продукции.
Основными задачами динамических испытаний являются:
1. определение характеристик динамических нагрузок - их значений, направления частоты;
2. определение динамических характеристик конструкции - частоты собственных колебаний, периода, амплитуды и логарифмического декремента затухания;
3. определение динамических характеристик материала конструкции - динамического модуля упругости, внутреннего трения, предела выносливости;
4. определение динамического коэффициента при работе конструкции на эксплуатационные нагрузки;
5. исследование влияния динамических нагрузок на прочность, жесткость и трещиностойкость конструкции;
6. определение возможности установки на конструкцию агрегатов с динамическими нагрузками;
7. установление влияния динамической нагрузки на нормальные эксплуатационные условия сооружения и ход технологического процесса;
8. установление физиологического воздействия вибраций сооружения на организм человека;
9. экспериментальная проверка новой методики расчета конструкций на динамические воздействия;
10. совершенствование методики динамических испытаний.
Определение динамических коэффициентов
Динамические коэффициенты определяются, как правило, для тех конструкций, по которым перемещаются подвижные нагрузки, например железнодорожные составы, автомобили, мостовые краны и т. п. и необходимы для расчета подобных конструкций. Определяемые расчетным путем напряжения и деформации от динамических нагрузок суммируются с напряжениями и деформациями от статических нагрузок.
При проектировании динамический коэффициент определяют теоретически с рядом допущений или же используют динамические коэффициенты, полученные экспериментально для аналогичных сооружений, ранее построенных. Для мостов такие определения динамических коэффициентов ведутся много лет и накоплен достаточно богатый опытный материал.
При экспериментальном определении динамического коэффициента его значение выводится из соотношения
(14) К=уд\уст
где уд - максимальный прогиб балочной конструкции при медленном проходе нагрузки (статическое загружение);
- уст максимальный прогиб при движении нагрузки со скоростью, вызывающей наибольшие колебания конструкции (динамическое загружение).
Такие два загружения можно легко осуществить для нагрузок, движущихся по рельсам (локомотивы, трамваи, подъёмные краны и т. п.).
При экспериментальном определении динамического коэффициента для автодорожных мостов, где повторить идентичное загружение почти не представляется возможным, подвижную нагрузку пропускают по мосту не дважды, а один раз со скоростью, вызывающей наибольшие колебания конструкции, и записывают виброграмму или осциллограмму прогибов (рис. 7). Наибольшая ордината даст величину максимального динамического проиба уд. Для получения прогиба от статической нагрузки необходимо на записанной кривой провести среднюю линию, делящую пополам размах вибраций; эта кривая представляет собой диаграмму статических прогибов, и её наибольшая ордината уст принимается для определения динамического коэффициента.
Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации.
О твердости судят либо по глубине проникновения индентора (метод Роквелла), либо по величине отпечатка от вдавливания (методы Бринелля, Виккерса, микротвердости).
Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость
метод Бринелля.
Суть метода
В образец с определённой силой (так называемая испытательная нагрузка) вдавливается шарик из стали, твёрдого сплава или алмаза. Диаметр индентора определяется ГОСТ и составляет 2,5, 5или 10 мм.
По диаметру и глубине отпечатка (их измеряют, используя микроскоп) с помощью таблиц, приведённых в стандарте, определяется твёрдость вещества.
метод Роквелла
Суть метода
Твердосплавный (стальной) шарик или скруглённый алмазный конус внедряется в образец двумя последовательными усилиями. В ГОСТ параметры испытаний (размеры индентора и схемы приложения нагрузки оговариваются детальнее). После снятия испытательной нагрузки определяется глубина внедрения индентора, по ней – твёрдость образца.
Метод Виккерса
Суть метода
Порядок испытаний для определения твёрдости по Виккерсу определяется ГОСТ 2999-75.
Индентор, в роли которого выступает усеченная четырёхгранная алмазная пирамида, вдавливается в образец (нагрузка плавно возрастает и поддерживается в течение некоторого времени). После снятия нагрузки на образце остаётся отпечаток, имеющий форму квадрата, по длине диагоналей которого можно судить о твёрдости образца.
Твердость определяется по величине отпечатка
Метод царапания. Алмазным конусом, пирамидой или шариком наносится царапина, которая является мерой. При нанесении царапин на другие материалы и сравнении их с мерой судят о твердости материала.
Динамический метод (по Шору). Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал.
