способ определения энергозатрат в процессе разрушающего испытания хрупких материалов

Формула изобретения

Способ определения энергозатрат в процессе разрушающего испытания хрупких материалов, включающий измерение параметров разрушения образца в испытательной машине, построение диаграммы и определение по ней энергозатрат на разрушение, отличающийся тем, что в качестве параметров испытания для построения полной диаграммы используют изменение во времени мощности двигателя для подъема рабочего стола испытательной машины, а энергозатраты определяют по площади под диаграммой изменения мощности во времени с учетом коэффициента полезного действия двигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании характеристик трещиностойкости хрупких материалов, а именно энергозатрат на их разрушение в условиях равновесных испытаний.

Известен способ определения энергетических характеристик трещиностойкости по результатам равновесных испытаний образцов (ГОСТ 29167-91. Бетоны. Метод определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении). Полную диаграмму в координатах "нагрузка - перемещение V" с применением силоизмерителя и датчика перемещения трансформируют в расчетную с дополнительными построениями.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения энергозатрат в процессе разрушающего испытания хрупких материалов, включающий измерение параметров разрушения образца в испытательной машине, построение диаграммы и определение по ней энергозатрат на разрушение (а.с. СССР 1397787, G 01 N 3/00, 1986 г. - прототип).

Недостатком способа является длительность обработки полученной полной диаграммы разрушения, недостаточная точность и достоверность измерений ввиду того, что при испытании такого неоднородного и разнопрочного материала, как бетон, используют датчики силоизмерителя и перемещений (см. приложение 5 ГОСТ 29167-91), которые требуют постоянной тарировки в зависимости от физико-механических характеристик различных видов и составов бетонов, что вносит дополнительные погрешности в измерения.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности и достоверности определения энергетических характеристик трещиностойкости в процессе реального разрушения материалов и упрощение способа при испытании их различных видов и составов.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения энергозатрат в процессе разрушающего испытания хрупких материалов, включающем измерение параметров разрушения образца в испытательной машине, построение диаграммы и определение по ней энергозатрат на разрушение, в качестве параметров испытания для построения полной диаграммы используют изменение во времени мощности двигателя для подъема рабочего стола испытательной машины, а энергозатраты определяют по площади под диаграммой изменения мощности во времени с учетом коэффициента полезного действия двигателя.

Использование в качестве параметров испытания для построения полной диаграммы разрушения изменение во времени энергозатрат двигателя для подъема рабочего стола испытательной машины позволяет исключить использование датчиков силоизмерителя и перемещения образца и их тарировку в зависимости от физико-механических характеристик различных видов и составов материалов, что является новым техническим свойством заявляемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

К двигателю для подъема рабочего стола пресса подключают пишущий электронный ваттметр. В процессе испытания (нагружения) образца на механическом прессе с применением известных элементов жесткости измеряют изменение во времени мощности двигателя вплоть до разрушения образца и строят полную с нисходящей ветвью диаграмму разрушения образца "N - t". Энергозатраты определяют по площади под полученной диаграммой.

ПРИМЕР

Для испытания использовали механический пресс ДМ-30 с двигателем для подъема рабочего стола и с элементом жесткости в виде кольца по а.с. СССР 1283595, G 01 N 3/08 для получения полной диаграммы разрушения. К двигателю подключали электронный пишущий ваттметр. В процессе нагружения образца до его разрушения замеряли значения ваттметра во времени и строили диаграмму "N-t" (чертеж). Увеличение уровня нагрузки на испытуемый образец приводит к изменению во времени (возрастанию на восходящем участке и уменьшению на ниспадающей ветви полностью равновесной диаграммы деформирования) потребляемой электродвигателем мощности N_эл. Площадь под диаграммой в результате интегрирования по времени характеризует работу или расход электроэнергии W_разр в процессе реального разрушения образца и определяется по формуле:



Из полученной диаграммы "N-t" (чертеж) можно согласно ГОСТ 29167-91 выделить участки расхода энергии на упругое деформирование и деформации в зоне развития магистральной трещины.

Энергозатраты, определенные по площади под диаграммой W_paзp, эквивалентны энергозатратам, определенным по ГОСТ 29167-91 с применением датчиков нагрузки и перемещений:

W_ГОСТ = _приводW_разр (2)

Потери энергии в процессе нагружения образца (механические потери) в электродвигателе и передаче учтены в коэффициенте полезного действия электропривода пресса.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить энергозатраты на разрушение образцов при равновесных испытаниях вне зависимости от чувствительности датчиков и их тарировки на конкретный состав бетона, что повышает точность определения характеристик трещиностойкости.