Методологический подход к оценке влияния фибры на свойства материала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методологический подход к оценке влияния фибры на свойства материала

Е.В. Кондращенко, д.т.н., А.В. Ерохина, аспирант,

Харьковский национальный университет городского хозяйства имени А.Н. Бекетова

61002, Украина, г. Харьков, ул. Революции,, 12

А.Г. Кесарийский, к.т.н.,

ООО "Лаборатория комплексных технологий"

51412, Украина, г. Павлоград, ул. Искровская 1а.

В.И. Кондращенко, д.т.н., А.Ю. Гусева, к.т.н.

Московский государственный университет путей сообщения,

127994, ГСП-4, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

При выполнении экспериментальных исследований важно получение основных характеристик материала/изделия при проведении ограниченного числа и вида испытаний. Это обеспечивает снижение трудоемкости испытаний и, что более важно, при прочих равных условиях повышает достоверность полученных результатов. В строительном материаловедении к такому виду испытаний следует отнести определение параметров трещиностойкости материала на образцах-балочках, чувствительных к структурным особенностям испытуемого материала, особенно при оценке влияния фибры на его свойства, с последующим испытанием оставшихся половинок на растяжение при раскалывании и прочность материала на сжатие. Такой вид испытаний позволяет при испытаниях одного образца получить одиннадцать характеристик материала и, тем самым, повысить достоверность полученных результатов.

Оценку трещиностойкости материала рекомендуется выполнять по ГОСТ 29167, в соответствии с которым характеристики трещиностойкости материала при нормальном отрыве определяются испытанием образцов-балочек с записью полностью равновесной диаграммы деформирования (ПРДД) «нагрузка - перемещение» (F - V) образца. Использование ПРДД позволяет получить стабильный характер развития магистральной трещины, управлять процессом трещинообразования вплоть до фрагментации образца и определять энергетические и силовые характеристики испытуемого материала.

Характеристики трещиностойкости материала, армированного фиброй, определяют испытанием на трехточечный изгиб образцов-балочек с наведенной трещиной, которую можно получать при изготовлении образца закладкой в форму пластины из нержавеющей стали размерами с радиусом у ее вершины 0,10-0,25 мм.

Полученные в экспериментах ПРДД трансформировали в расчетную диаграмму в соответствии с ГОСТ 29167, приведенную на рисунке, в следующей последовательности:

- с начала прямолинейного нисходящего участка диаграммы, т. е. из точки D, где выполняется условие (dF/dV) ~ const, проводится отрезок DK, перпендикулярный оси OV;

трещиностойкость материал фибра

Полностью равновесная диаграмма деформирования (ПРДД)

- фиксируют расчетную диаграмму ОТСDK;

- из точки С опускают перпендикуляр СН к оси ОV и линию СА, параллельную упругой линии ОТ;

- определяют величину отрезка OM из выражения:

(1)

где = а0/b; = b/L0; Ve - упругие перемещения образца (отрезок ОН на рисунке);

- из точки М восстанавливают перпендикуляр МСси к оси ОV до пересечения с линией ССси, параллельной оси ОV. Точку О соединяют с точкой Сси отрезком ОСси.

Отдельные площади на диаграмме ПРДД соответствуют энергозатратам (W, МДж), связанным с:

Wm - процессами развития и слияния микротрещин до формирования магистральной трещины статического разрушения (равны площади ОТСА на рисунке);

Wе - упругим деформированием до начала движения магистральной трещины статического разрушения (равны площади АСН на рисунке);

Wi - локальным статическим деформированием в зоне магистральной трещины (равны площади НСДК на рисунке);

Wcui - расчетные энергозатраты на упругое деформирование сплошного образца (равны площади ОСсиМ на рисунке);

Соответствующие значения удельных энергозатрат G, MДж/м2, вычисляют по формулам:

Gi - удельные энергозатраты на статическое разрушение до момента начала движения магистральной трещины:

Gi - удельные энергозатраты на статическое разрушение до момента начала движения магистральной трещины:

; (2)

GF - удельные энергозатраты на статическое разрушение:

(3)

Влияние фибры (ее вида, расхода, длины волокон) на свойства материала рекомендуется оценивать в двух областях - до момента страгивания магистральной трещины и после ее страгивания вплоть до разделения образца на две части.

До момента страгивания магистральной трещины критериями трещиностойкости служат:

Wm - энергозатраты, МДж, равные площади ОТСА на рисунке;

Wi - энергозатраты, МДж, равные НСДК на рисунке;

Gi - удельные энергозатраты, МДж/м2, вычисляемые по формуле (2);

Ji - статический джей-интеграл, МДж/м2, вычисляемый по формуле:

(4)

Кi - статический коэффициент интенсивности напряжений, МПам1/2:

, (5)

где статический модуль упругости бетона Eb, МПа, вычисляется по формуле:

(6)

После страгивания трещины и вплоть до разделения образца на две части критериями трещиностойкости являются:

Wi - энергозатраты, равные площади НСДК на рисунке;

GF - удельные энергозатраты, вычисляемые по формуле (3).

На оставшихся после испытаний на трещиностойкость половинках образцов-балочек определяются испытанием на растяжение при раскалывании и на сжатие соответственно прочность материала на растяжение при раскалывании Rрр и прочность на сжатие R.

Таким образом, испытаниями на одном образце удается получить целый ряд характеристик материала, в том числе четыре, относящихся к силовым параметрам (Кi , Eb, Rрр, R), и семь - к энергетическим (Wm, Wе, Wi, Wcui, Gi, GF, Ji), чувствительных к влиянию фибры на свойства материала.

Размещено на Allbest.ru