Зразок для визначення статичної тріщиностійкості термозміцненого арматурного прокату

Реферат: Зразок для визначення статичної тріщиностійкості термозміцненого арматурного прокату, що виконаний у вигляді циліндра зовнішнім діаметром d з кільцевим концентратором. Зразок виконано з арматурного прокату і опресовано поверх ребер двома втулками шириною c=d, розміщеними симетрично на віддалі α=d від кільцевого концентратора глибиною 1,0 мм з кутом 60°, у вершині якого створюють втомну тріщину за силовою схемою чотириточкового згину. UA 73726 U (12) UA 73726 U UA 73726 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до експериментальної техніки і може бути застосована для визначення тріщиностійкості термозміцненого арматурного прокату та зварного стикового з'єднання. В інженерній практиці відомо ряд способів та засобів оцінювання тріщиностійкості елементів конструкцій [1]. Зокрема для визначення статичної тріщиностійкості матеріалів дослідження проводять за різних силових схем навантаження. Для оцінки тріщиностійкості елементів конструкцій циліндричної форми застосовують циліндричні зразки. Для цих зразків, форма і розміри яких задовольняють умовам автомодельності, аналітично отримано формулу для розрахунку критичного коефіцієнта інтенсивності напружень (КІН), розроблено ряд пристроїв для утворення втомної тріщини у зразках та їх випробування. Однак для термозміцненої арматури [2, 3] характерним є неоднорідність напружено деформованого стану (НДС) по перерізу, тому оцінювати тріщиностійкість арматури необхідно з урахуванням зовнішнього діаметра і наявних на поверхні ребер. Найближчим технічним рішенням є зразок для визначення статичної тріщиностійкості матеріалу, виконаний у вигляді проточеного та шліфованого циліндра з втомною кільцевою тріщиною у наперед створеному концентраторі виведеному за силовою схемною чотириточкового згину, який розтягують навантаженням до руйнування [4]. Недоліком цього рішення є те, що механічною обробкою зразка в арматурі порушується структура поверхневих термозміцнених шарів, та знижує загальну опірність руйнування металу, а визначені характеристики тріщиностійкості є некоректними. Корисна модель базується на удосконаленні форми циліндричного зразка для визначення статичної тріщиностійкості за розтягу шляхом опресування на зразку втулок циліндричної форми для подальшого їх використання як опор при утворенні втомної тріщини в концентраторі на поверхні арматурного прокату з ребрами, що дасть можливість врахувати структуру і фізикомеханічні властивості поверхневих шарів термозміцненої арматури та підвищити точність визначення характеристик тріщиностійкості в цілому. Зразок для визначення статичної тріщиностійкості за силовою схемного розтягу виконано у вигляді арматурного прокату з центровими отворами, зовнішнім кільцевим концентратором в середній його частині [5] та опресованими втулками по обидві сторони від надрізу. У порівнянні з прототипом наявність втулок дозволить використати дві опорні поверхні на арматурному стержні які є осесиметричними до центрових отворів при утворенні втомної тріщини у зразку, закріпленому у центрах, не змінюючи при цьому структуру і міцність термозміцнених поверхневих шарів арматури, що забезпечить достовірне визначення коефіцієнта інтенсивності напружень за розтягу. На кресленні зображено зразок для визначення статичної тріщиностійкості арматурного прокату за силовою схемою розтягу. Зразок виконано з арматурного прокату 1 діаметром d і довжиною L з центровими отворами 2, 3 для досягнення співвісності з опресованими втулками 4 і 5 шириною с=d і діаметром D=1,5d на відстані =d від концентратора 6 глибиною 1,0 мм з кутом 60° для створення втомної тріщини, втомною тріщиною l глибиною 2,0 мм, де Р - розтягуючі зусилля, V - зміщення берегів тріщини, К1с - критичний КІН. Визначення КІН матеріалу термозміцненої арматури здійснюють наступним чином. Стрижень довжини L з арматурного прокату діаметром d зацентровують з двох сторін і, встановивши у центри, нарізають посередині зразка концентратор з кутом 60° глибиною 1,0 мм. Після цього стрижень опресовують [4] двома симетрично розміщеними відносно концентратора на відстані =d втулками довжини с-d. Після опресування втулки проточують у центрах до діаметра D для досягнення співвісності осі зразка і робочої поверхні втулки, яка є поверхнею кочення підшипників навантажувальної вилки при утворенні втомної тріщини у вершині концентратора за силовою схемою чотириточкового згину [1]. Після цього зразок навантажують розтягом до руйнування, записують діаграму "зусилля Р - зміщення берегів тріщини F". Із діаграми визначають критичні значення руйнуючого зусилля Р кр. і за формулою розраховують КІН за нормального відриву КІС. Приклад Випробовують зразки із термозміцненої арматури довжини L=140 мм і d=14 мм. У зовнішньому концентраторі глибиною 1,0 мм з кутом 60° на зразку з опресованими кільцями на віддалі 14 мм від концентратора за силовою схемою чотириточкового згину утворюють втомну тріщину глибиною l=2,0 мм (d1=10 мм) за методикою [5] (відносна глибина тріщини =d1/d=0,73). Випробовували зразки статичним розтягуванням до розриву на машині FP-100. В результаті обчислень критичний КІН термозміцненої арматури класу Ат 1000 становить КIC=57 МПам. 1 UA 73726 U 5 10 15 Використання зразка для визначення статичної тріщиностійкості дасть можливість підвищити точність визначення характеристики тріщиностійкості термозміцненого арматурного прокату. Джерела інформації: 1. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособие: 3 т. /Под ред. Панасюка В.В. - К.: Наук. думка, 1988. - 434 с. 2. ДСТУ 3760-98. Прокат арматурний для залізобетонних конструкцій. Загальні технічні умови. Київ. Держстандарт України, 1998. - 20 с. 3. ГОСТ 12004-81. Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение. - М.: Металлургия, 1978. - 34 с. 4. ГОСТ 25.50 6-85. Расчѐты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Гос. Ком. СССР по стандартам, 1985. - 60 с. 5. МР В.2.3.218-03534506-510:2006. Методичні рекомендації з'єднання арматурних стержнів обтискними втулками. - Львів, 2006. - 11 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Зразок для визначення статичної тріщиностійкості термозміцненого арматурного прокату, що виконаний у вигляді циліндра зовнішнім діаметром d з кільцевим концентратором, який відрізняється тим, що зразок виконано з арматурного прокату і опресовано поверх ребер двома втулками шириною c=d, розміщеними симетрично на віддалі α=d від кільцевого концентратора глибиною 1,0 мм з кутом 60°, у вершині якого створюють втомну тріщину за силовою схемою чотириточкового згину. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2