Прочность на сжатие: Прочность на сжатие бетона

Автор

Содержание

Прочность на сжатие бетона

Прочность на сжатие — одна из основных характеристик показателей бетона. Именно по ней определяется класс бетона, который обозначается буквой «В». Рядом с буквой ставится число, которое обозначает выдерживаемое давление (в МПа). Например, обозначение показателя бетона В25 означает, что бетон выдерживает давление в 25 мегапаскалей согласно СНиП 2.03.01-84.

Для определения показателя прочности бетона необходимо учитывать коэффициенты. Так для класса В25 применяемая прочность на сжатие — 18,5 Мпа. (см.таблицу). Также учитывается возраст бетона, осевое растяжение, при котором учитывается способы возведения конструкций, условия твердения бетона. Если такие данные не могут быть установлены, то возраст бетона берут за основу в 28 суток (согласно СНиП 2.03.01-84).

Наряду с классом бетона существует обозначение бетона марками (латинская буква «М»). Рядом с буквой ставится число от 50 до 1000, которое обозначает предел прочности на сжатие (измеряется в кгс/см2).

Согласно ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливается соответствие между марками и классами при коэффициенте вариации прочности бетона 13,5%. Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%

 

Класс бетона Средняя прочность данного класса, кгс/кв.см Ближайшая марка бетона
B3,5 46 М50
B5 65 М75
B7,5 98 М100
B10
131 М150
B12,5 164 М150
B15 196 М200
B20 262 М250
B25 327 М350
B30 393 М400
B35 458 М450
B40 524 М550
B45 589 М600
B50 655 М600
B55 720 М700
B60 786 М800

 

Прочность при сжатии — Материалы и свойства

Автор Admin На чтение 3 мин. Просмотров 152 Опубликовано

Прочность при сжатии – важное механическое свойство. Характеризуется пределом прочности породы при сжатии в сухом состоянии. Действующий стандарт на блоки подразделяет породы по Этому показателю на три класса: прочные (свыше 80 МПа), средней прочности (40—80 МПа), и низкопрочные (5—40 МПа).

Рис. 16. Схема гидравлического пресса для испытаний образцов на сжатие

Стандарт на камни бортовые (ГОСТ 6666—81) допускает изготовление этой продукции из горных пород с пределом прочности при сжатии не ниже, МПа: для изверженных пород – 90, метаморфических и осадочных – 60. Стандарт на камни брусчатые (ГОСТ 23668—79) допускает изготовление их из изверженных пород с пределом прочности не ниже 100 МПа. Стеновые камни из горных пород (ГОСТ 4001 – 84) в зависимости от предела прочности при сжатии подразделяются на 14 марок (от 4 до 400).

1 – станина; 2 – гидроцилиндр; 3 – поршень, 4 – нижняя плита; 5 – испытываемый образец камня; в – верхняя плита; 7 – установочный винт; 8 – манометры; 9 – насос

Определение предела прочности горных пород при сжатии производят на пяти образцах кубической формы с ребром 40—50 мм или цилиндрах диаметром и высотой 40 – 50 мм. Каждый образец перед испытанием очищают щеткой от рыхлых частиц, пыли и высушивают до постоянной массы. Затем тщательно обрабатывают на шлифовальном станке грани образцов, к которым будет приложена нагрузка, для обеспечения их параллельности. После этого образцы измеряют штангенциркулем, устанавливают в центре опорной плиты пресса (рис. 16), имеющей разметку для центровки образцов, и прижимают верхней плитой пресса, которая должна плотно прилегать по всей поверхности верхней грани образцов.

Нагрузку на образец при испытании увеличивают непрерывно и постоянно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20—60 с после начала испытаний. Величина разрушающей нагрузки должна составлять не менее 10 % от предельно развиваемого прессом усилия. Момент разрушения образца устанавливают по началу обратного движения указательной стрелки силоизмерителя при работающем нагружающем устройстве.

Предельную (разрушающую) нагрузку определяют по положению -фиксирующей стрелки пресса. Если она отсутствует, надо внимательно следить за указательной стрелкой. За предельную нагрузку принимают наибольшее число делений, достигнутое движущейся стрелкой. При испытаниях образцов низкопрочных пород разрушение более продолжительно и нередко наблюдается плавный сброс нагрузки; в этом случае за предельную нагрузку принимают наибольшее число делений по шкале, которое было достигнуто указательной стрелкой.

Для вычисления предела прочности при сжатии определяют разрушающее усилие непосредственно по силоизмерителю или по тарировочным таблицам, прилагаемым прессу. При использовании манометров разрушающее усилие может быть определено как произведение площади поршня пресса на максимальное давление масла в прессе в момент разрушения образца (по показанию манометра).

Предел прочности образца при сжатии Rсж, МПа, вычисляют с точностью до I МПа по формуле

Rсж = P(10*F),

где P – разрушающее усилие пресса, Н; F – площадь поперечного сечения образца, м2.

Предел прочности породы при сжатии вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний пяти образцов.

Значения этого показателя для большинства видов облицовочного камня, используемого в строительстве, даны в приложении.

Кроме предела прочности горных пород при сжатии в сухом состоянии, в процессе проведения испытания обычно определяют также и значение этого показателя у пород в водонасыщенном состоянии, что необходимо для оценки размягчения породы. Эти испытания проводятся аналогично вышеописанным (испытания сухих образцов) с той лишь разницей, что перед раздавливанием на прессе образцы выдерживаются в сосуде с водой комнатной температуры в течение 48 ч.

Прочность на сжатие — Compressive strength

Измерение прочности на сжатие стального барабана

Прочность на сжатие или прочность на сжатие — это способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, имеющие тенденцию к уменьшению размера, в отличие от прочности на разрыв, которая выдерживает нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению. Другими словами, прочность на сжатие противостоит сдвигу, тогда как прочность на растяжение противостоит растяжению ( растяжению ).

При исследовании прочности материалов прочность на растяжение, прочность на сжатие и сдвиг может быть проанализирована независимо.

Некоторые материалы разрушаются на пределе их прочности на сжатие; другие деформируются необратимо, поэтому данную величину деформации можно рассматривать как предел сжимающей нагрузки. Прочность на сжатие — ключевое значение при проектировании конструкций.

Прочность на сжатие часто измеряют на универсальной испытательной машине . Измерения прочности на сжатие зависят от конкретного метода испытаний и условий измерения. Прочность на сжатие обычно указывается в соответствии с конкретным техническим стандартом .

Вступление

Когда образец материала нагружается таким образом, что он расширяется, говорят, что он находится в напряжении . С другой стороны, если материал сжимается и укорачивается, говорят, что он находится в состоянии сжатия .

На атомном уровне молекулы или атомы при растяжении раздвигаются, тогда как при сжатии они прижимаются друг к другу. Поскольку атомы в твердых телах всегда пытаются найти положение равновесия и расстояние между другими атомами, во всем материале возникают силы, противодействующие как растяжению, так и сжатию. Следовательно, явления, преобладающие на атомном уровне, подобны.

«Деформация» — это относительное изменение длины под действием приложенного напряжения; положительная деформация характеризует объект под растягивающей нагрузкой, которая имеет тенденцию к его удлинению, а сжимающее напряжение, которое укорачивает объект, дает отрицательную деформацию. Напряжение имеет тенденцию подтягивать небольшие боковые отклонения к выравниванию, в то время как сжатие имеет тенденцию усиливать такое отклонение до коробления .

Прочность на сжатие измеряется для материалов, компонентов и конструкций.

По определению, предел прочности материала на сжатие — это значение одноосного сжимающего напряжения, которое достигается при полном разрушении материала. Прочность на сжатие обычно получают экспериментально с помощью испытания на сжатие . Аппарат, использованный для этого эксперимента, такой же, как и при испытании на растяжение. Однако вместо приложения одноосной растягивающей нагрузки применяется одноосная сжимающая нагрузка. Как можно представить, образец (обычно цилиндрический) укорачивается, а также расширяется в стороны . Кривой напряжение-деформация строится прибором и будет выглядеть примерно следующим:

Кривая истинного напряжения-деформации для типичного образца

Прочность материала на сжатие будет соответствовать напряжению в красной точке, показанной на кривой. При испытании на сжатие наблюдается линейная область, в которой материал подчиняется закону Гука . Следовательно, для этой области, где на этот раз E относится к модулю Юнга для сжатия. В этой области материал упруго деформируется и возвращается к своей исходной длине после снятия напряжения. σ знак равно E ϵ {\ displaystyle \ sigma = E \ epsilon}

Этот линейный участок заканчивается так называемым пределом текучести . Выше этой точки материал ведет себя пластично и не вернется к своей исходной длине после снятия нагрузки.

Есть разница между инженерным стрессом и настоящим стрессом. По своему основному определению одноосное напряжение определяется как:

σ знак равно F А {\ displaystyle \ sigma = {\ frac {F} {A}}}

где F = приложенная нагрузка [Н], A = Площадь [м 2 ]

Как уже говорилось, площадь образца изменяется при сжатии. Таким образом, в действительности площадь является некоторой функцией приложенной нагрузки, то есть A = f (F). Действительно, напряжение определяется как сила, деленная на площадь в начале эксперимента. Это называется инженерным напряжением и определяется следующим образом:

σ е знак равно F А 0 {\ displaystyle \ sigma _ {e} = {\ frac {F} {A_ {0}}}}

A 0 = площадь исходного образца [м 2 ]

Соответственно, инженерная нагрузка будет определяться:

ϵ е знак равно л — л 0 л 0 {\ displaystyle \ epsilon _ {e} = {\ frac {l-l_ {0}} {l_ {0}}}}

где l = текущая длина образца [м] и l 0 = исходная длина образца [м]. {*} — l_ {0}} {l_ {0}}}}

где F * = нагрузка, приложенная непосредственно перед дроблением, а l * = длина образца непосредственно перед дроблением.

Отклонение инженерного напряжения от истинного напряжения

Бочкообразный

В практике инженерного проектирования профессионалы в основном полагаются на инженерный стресс. На самом деле настоящий стресс отличается от инженерного. Следовательно, расчет прочности материала на сжатие по приведенным уравнениям не даст точного результата. Это связано с тем, что площадь поперечного сечения A 0 изменяется и является некоторой функцией нагрузки A = φ (F).

Таким образом, разницу в значениях можно резюмировать следующим образом:

  • При сжатии образец укорачивается. Материал будет стремиться растекаться в боковом направлении и, следовательно, увеличивать площадь поперечного сечения .
  • При испытании на сжатие образец зажимается по краям. По этой причине возникает сила трения, которая препятствует боковому распространению. Это означает, что необходимо проделать определенную работу, чтобы противодействовать этой силе трения, следовательно, увеличивается энергия, потребляемая во время процесса. Это приводит к немного неточному значению напряжения, полученному в результате эксперимента. Сила трения непостоянна для всего поперечного сечения образца. Он варьируется от минимума в центре, вдали от зажимов, до максимума на краях, где он зажимается. В связи с этим, явление , известное как галтовка происходит там , где образец достигает ствол shape.c

Сравнение прочности на сжатие и растяжение

Бетон и керамика обычно имеют гораздо более высокую прочность на сжатие, чем на разрыв. Композиционные материалы, такие как композит из стекловолокна с эпоксидной матрицей, как правило, имеют более высокий предел прочности на разрыв, чем прочность на сжатие. Металлы трудно испытать на разрушение при растяжении и сжатии. При сжатии металл выходит из строя из-за коробления / крошения / сдвига под 45 градусов, который сильно отличается (хотя и более высокие напряжения) от растяжения, которое выходит из строя из-за дефектов или сужения.

Режимы разрушения при сжатии

Если отношение длины к эффективному радиусу материала, нагруженного при сжатии ( коэффициент гибкости ), слишком велико, вероятно, что материал разрушится из-за потери устойчивости . В противном случае, если материал является пластичным, обычно возникает деформация, которая проявляет эффект бочкообразной деформации, описанный выше. Хрупкий материал при сжатии обычно разрушается из-за осевого расщепления, сдвигового разрушения или пластического разрушения в зависимости от уровня ограничения в направлении, перпендикулярном направлению нагрузки. Если нет ограничения (также называемого ограничивающим давлением), хрупкий материал может разрушиться из-за осевого раскалывания. Умеренное ограничивающее давление часто приводит к разрушению при сдвиге, в то время как высокое ограничивающее давление часто приводит к пластическому разрушению даже в хрупких материалах.

Осевое расщепление снимает упругую энергию в хрупком материале, высвобождая энергию деформации в направлениях, перпендикулярных приложенному сжимающему напряжению. В соответствии с коэффициентом Пуассона материалов, материал, упруго сжатый в одном направлении, будет деформироваться в двух других направлениях. Во время осевого раскола трещина может ослабить эту растягивающую деформацию, образуя новую поверхность, параллельную приложенной нагрузке. Затем материал разделяется на две или более частей. Следовательно, осевое расщепление происходит чаще всего, когда нет ограничивающего давления, то есть при меньшей сжимающей нагрузке на ось, перпендикулярную основной приложенной нагрузке. Материал, теперь разделенный на микроколонки, будет испытывать различные силы трения либо из-за неоднородности границ раздела на свободном конце, либо из-за защиты от напряжений. В случае экранирования напряжений неоднородность материалов может привести к разному модулю Юнга . Это, в свою очередь, приведет к непропорциональному распределению напряжения, что приведет к разнице сил трения. В любом случае это приведет к изгибу секций материала и окончательному разрушению.

Микротрещины, основная причина разрушения при сжатии хрупких и квазихрупких материалов

            Микротрещины — основная причина разрушения при сжатии. Скольжение по вершинам трещины приводит к возникновению растягивающих усилий, которые растягивают трещину вдоль вершины трещины. Следовательно, вокруг любых уже существующих вершин трещин образуются микротрещины. Во всех случаях это общее глобальное напряжение сжатия, взаимодействующее с локальными микроструктурными аномалиями, создавая локальные области напряжения. Источники этих ранее существовавших «советов по взлому» перечислены ниже:

1. Пористость является определяющим фактором прочности на сжатие многих материалов. Эти микротрещины, в свою очередь, начинают вытягиваться из пор примерно до тех пор, пока не достигают примерно того же диаметра, что и поры, которые их вызывают. (Рисунок 1 часть а)

2. Жесткие включения в материале, таком как осадок, могут вызывать локальные области растяжения на определенном расстоянии от материала. (См. Рис. 1, часть B ниже). Когда включения сгруппированы (например, в осадках), этот эффект может быть усилен.

3. Даже без пор или включений в материале могут образовываться микротрещины между слабыми наклонными (относительно приложенного напряжения) границами раздела. Эти границы раздела могут скользить и создавать вторичную трещину. Эти вторичные трещины продолжают открываться, поскольку скольжение исходных поверхностей раздела действует как домкрат, расклинивая вторичную трещину. (Рис. 1, часть C). Проскальзывание границ раздела не является единственной причиной роста вторичных трещин, поскольку неоднородности в модуле молодости материалов могут привести к увеличению эффективной деформации несоответствия. Растущие таким образом трещины известны как микротрещины на концах крыла.

Рисунок 1: зарождение и распространение микротрещин.

Важно подчеркнуть, что рост микротрещин — это не рост исходной трещины / дефекта . Зарождающиеся трещины расположены перпендикулярно исходной трещине и известны как вторичные трещины. Рисунок ниже подчеркивает этот момент для трещин на законцовках крыла.

Вторичная трещина, растущая на вершине ранее существовавшей трещины.

Эти вторичные трещины могут увеличиваться в 10-15 раз до длины исходных трещин при простом (одноосном) сжатии. Однако если приложена поперечная сжимающая нагрузка. Рост ограничен несколькими целыми числами, кратными длине исходной трещины.

Полосы сдвига:

Если размер образца слишком велик, так что вторичные трещины худшего дефекта не могут вырасти достаточно большими, чтобы сломать образец, другие дефекты в образце также начнут расти вторичными трещинами. Это будет происходить равномерно по всей пробе. Эти микротрещины образуют эшелон, который может формировать «внутреннее» поведение разрушения, ядро ​​нестабильности сдвигового разлома. Показано справа:

формирование полосы сдвига

В конечном итоге это приводит к неравномерной деформации материала. То есть деформация, вызванная материалом, больше не будет линейно изменяться с нагрузкой. Создание полос локализованного сдвига, на которых материал разрушится в соответствии с теорией деформации. «Начало локализованного образования полос не обязательно означает окончательное разрушение элемента материала, но, по-видимому, это, по крайней мере, начало процесса первичного разрушения при сжимающей нагрузке».

Типичные значения

Прочность бетона на сжатие

Испытание бетона на сжатие в УТМ

Для проектировщиков прочность на сжатие — одно из важнейших инженерных свойств бетона . Стандартной производственной практикой является классификация бетона по маркам. Этот класс — не что иное, как прочность на сжатие бетонного куба или цилиндра. Образцы куба или цилиндра обычно испытываются на машине для испытаний на сжатие, чтобы определить прочность бетона на сжатие. Требования к испытаниям различаются от страны к стране в зависимости от кода проектирования. Использование компрессометра является обычным явлением. Согласно индийским нормам, прочность бетона на сжатие определяется как:

Прочность на сжатие бетона даются в терминах характеристической прочности при сжатии 150 кубов размера мм испытанных через 28 дней (FCK). В полевых условиях испытания прочности на сжатие также проводятся временно, то есть через 7 дней, чтобы проверить ожидаемую прочность на сжатие, ожидаемую через 28 дней. То же самое делается для предупреждения о неисправности и принятия необходимых мер предосторожности. Характеристикой прочности определяется как прочность на бетон , ниже которого не более 5% результатов испытаний , как ожидается , падать.

Для целей проектирования это значение прочности на сжатие ограничивается делением на коэффициент запаса прочности, значение которого зависит от используемой философии проектирования.

Смотрите также

Рекомендации

  • Микелл П. Гровер, Основы современного производства, John Wiley & Sons, 2002 США, ISBN   0-471-40051-3
  • Каллистер У. Д. мл., Материаловедение и инженерия — введение, John Wiley & Sons, 2003 США, ISBN   0-471-22471-5

Одноосное сжатие

В комплекс испытаний механических характеристик грунтов входит и испытание на одноосное сжатие. Специалисты компании ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» много лет профессионально занимаются этими работами.

Без испытания грунта на одноосное сжатие невозможно приступить к проектированию сооружений, в которых предусмотрены быстрые темпы нагружения. Речь идет о возведении земляного полотна откосов, подпорных стен, дамб или дорог. Для того, чтобы оценить несущую способность и устойчивость водонасыщенных связных оснований, необходимо определить недренированную прочность и предел прочности на одноосное сжатие. Испытанию подвергаются связные грунты в нарушенном или естественном состоянии. Для определения этих характеристик и применяется метод одноосного сжатия.

При испытании грунта данным методом определяют предел прочности на одноосное сжатие сжатие Rc, который принят для грунтов глинистого и полускального типа с IL ≤ 0,25. Для грунтов полускального типа существует понятие модуля деформации, модуля упругости, коэффициента Пуассона и коэффициента поперечной деформации.

Скальными грунтами называют разновидность горных пород, обладающих пределом прочности на одноосное сжатие более 5 МПа (в водонасыщенном состоянии). Наиболее высокая прочность отмечается у магматических пород, метаморфических образований. Для скальных грунтов осадочного происхождения (конгломератов, известняков, песчаников, каменной соли, гипса) характерна прочность на сжатие в диапазоне 6 – 120 МПа.

Наличие высоких прочностных характеристик обусловлено тем, что грунты обладают кристаллическими связями, возникающими в процессе раскристаллизации магмы, вследствие метаморфизма или цементизации отложений. Речь идет о песчаниках, ангидридах, брекчиях и других породах.

Одной из важных характеристик, которые изучают у скальных пород, считается их взаимодействие с водой. Для гипса, каменной соли, например, характерна растворимость в воде, другие породы способны лишь размягчаться. Наиболее присуще свойство размягчения той породе, в составе которой содержится большое количество глинистых минералов.

Размягчение приводит к существенному уменьшению несущей способности, снижению сопротивлению сдвигу и повышению сжимаемости. Многие скальные породы характеризуются трещиноватосью, которую обязательно учитывают, когда дают оценку прочности. В основном, скальные породы обладают высокой устойчивостью и прочностью.

Показатель прочности данных грунтов при испытании их методом одноосного сжатия в водонасыщенном состоянии может достигнуть 5 МПа. Крупнообломочные грунты еще называют осадочными несцементированными залежами обломков, в которых полностью отсутствуют структурные связи. Речь идет о гравии, дресве, галечнике, щебне. В понятие валунного грунта входят грунты, в которых содержится более 50-ти% частиц крупнее 200-т мм. В понятие галечникового грунта входят грунты, в которых содержится более 50-ти% частиц крупнее 10-ти мм. К гравийному грунту относятся грунты, в состав которых входит более 50-ти% частиц крупнее 2-х мм.

Показатели прочности скальных грунтов существенно различаются. Прочность нефритов достигает 5500 кг/кВ.см., прочность базальтов достигает 4500 кг/кВ.см, прочность мелкозернистых аплитовидных гранитов и железных кварцитов достигает 3800 кг/кВ.см, прочность диабазов и габбро достигает 3200 кг/кВ.см., а гранитов – 2640 кг/кВ.см. Прочность осадочных и диффузных пород – не превышает 2000 кг_кв.см.

Скальные породы характеризуются определенной тенденцией по изменению прочности, зависящей от размера частиц. Для мелко- и равномернозернистых пород характерна большая прочность, чем для пород крупнозернистых, обладающих порфировидным строением.

Механические свойства твердых пород зависят и от состояния окружающей физико-химической среды, от явлений смачивания и адсорбции, при которых молекулы воды и веществ, растворенных в ней, покрывают поверхность твердых тел.

Испытание на неограниченное сжатие | Geoengineer.org

Испытание на неограниченное сжатие — это лабораторный тест, используемый для получения неподтвержденной прочности на сжатие (UCS) образца горной породы. Неподтвержденная прочность на сжатие (UCS) означает максимальное осевое сжимающее напряжение, которое образец может выдержать при нулевом ограничивающем напряжении. Из-за того, что напряжение прикладывается вдоль продольной оси, испытание на неограниченное сжатие также известно как испытание на одноосное сжатие .UCS — это параметр, широко используемый в геотехническом проектировании, но он может не отражать прочность на месте. В больших масштабах свойства горных пород сильно зависят от других факторов, включая неоднородности, разломы и выветривание.

Во время испытания, помимо осевой нагрузки, обычно измеряют осевую и поперечную деформацию для определения модуля упругости образца и коэффициента Пуассона.

Лабораторные процедуры

Отбор проб

Образцы отбираются с помощью буровых кернов и отбираются осторожно, чтобы они соответствовали исходной горной породе.Минимальный диаметр образца должен быть не менее 47 миллиметров и в 10 раз превышать размер самого крупного минерального зерна (или в 6 раз больше для более слабых пород, например песчаников, мергелей).

Отношение длины к диаметру образцов (L / D) должно составлять от 2,0 до 2,5 согласно ASTM (Американское общество испытаний и материалов) и от 2,5 до 3,0 согласно ISRM (Международное общество механиков горных пород). Цилиндрические поверхности должны быть ровными и гладкими. В частности, концы образца должны быть выровнены в пределах 0.С допуском 02 миллиметра, и они не должны отклоняться от перпендикулярности более чем на 0,06 градуса.

Целью процедуры является сохранение свойств образца на месте до проведения испытания. Следовательно, влажность, зарегистрированная в полевых условиях, также должна сохраняться до тестирования.

Для получения достоверного значения UCS требуется не менее 5 образцов.

Аппарат

Аппарат, используемый для проведения испытания на неограниченное сжатие, состоит из следующих частей:

Нагрузочное устройство: Нагрузочное устройство должно быть спроектировано для постоянного приложения нагрузки с требуемой скоростью до конца испытания.Тест может контролироваться стрессом или деформацией. Следует отметить, что только устройства с контролем деформации могут фиксировать поведение материала после разрушения.

Плиты: Осевое напряжение, прикладываемое нагружающим устройством, передается на образец двумя стальными плитами, которые сделаны с минимальной твердостью по Роквеллу 58. Их диаметр должен быть как минимум равен диаметру образца. Отношение длины к диаметру также должно быть не менее 0,5.

Устройства для измерения деформации: Осевые и поперечные деформации измеряются различными устройствами (например,грамм. Линейно-регулируемые дифференциальные трансформаторы (LVDT), компрессометры, тензорезисторы электрического сопротивления).

Процедура тестирования

Перед помещением образца в испытательную камеру необходимо тщательно очистить две пластины. Нагрузку следует прикладывать непрерывно со скоростью от 0,5 МПа / с до 1,0 МПа / с (в случае нагрузочного устройства с регулируемым напряжением), и отказ должен произойти примерно через 10 минут. Данные о напряжениях и деформациях можно регистрировать с помощью электронной системы, которая имеет соответствующие характеристики точности.Максимальная нагрузка записывается в Ньютонах с точностью до 1%.

Результаты

Типичная диаграмма напряжения-деформации, полученная в результате испытания на одноосное сжатие ненарушенного образца базальта, представлена ​​на рис. 1 . UCS является пиковым значением диаграммы и составляет 44,7 МПа. Фотографии образца до и после испытания представлены на рисунке 2. В процессе разрушения трещины распространялись снизу вверх по образцу, отколовшись от большого куска образца.

Рис. 1: Кривая напряжения-деформации испытания на неограниченное сжатие для образца базальта.

Рисунок 2: Фотографии образца до и после процедуры тестирования.

Записанный процесс испытаний другого образца базальта представлен на видео ниже.

Расчеты

Осевая деформация рассчитывается как:

ε a = Δl / L 0

Где ε a : осевая деформация, Δl: изменение измеренной осевой длины и L 0 : Начальная длина выборки.

Диаметр деформации рассчитывается как:

ε d = Δ d / D 0

Где ε d : диаметральная деформация, Δd: изменение диаметра и D 0 : Начальный диаметр образца.

Напряжение сжатия рассчитывается как:

σ = P / A 0

Где σ: напряжение сжатия, P: нагрузка и A 0 : начальная площадь поперечного сечения образца.

Следовательно, Прочность на неограниченное сжатие рассчитывается для максимальной приложенной нагрузки:

σ UCS = P max / A 0

Модуль упругости (модуль Юнга) E , который представляет собой соотношение между осевым напряжением и осевой деформацией, которое может быть получено несколькими способами. Обычно он рассчитывается на уровне напряжения-деформации около 50% от максимальной нагрузки.

E = Δ σ / Δε a (при 50% максимальной нагрузки)

Коэффициент Пуассона , который представляет собой соотношение между диаметральной и осевой деформациями, рассчитывается как:

n = — (ε d / ε a )

Поправки на размер:

Согласно ASTM, предпочтительное отношение длины к диаметру образца равно 2.0. Следовательно, для больших соотношений применяется поправочная формула (меньшие порции недопустимы). В частности, прочность на одноосное сжатие пересчитывается как:

σ c = σ UCS / (0,88 + 0,222 * (D / L))

, где σ c — скорректированная прочность на одноосное сжатие.

Характеристики горных пород и типичный диапазон UCS на основе типов горных пород

В зависимости от их прочности на одноосное сжатие породы можно охарактеризовать от очень слабых до очень сильных следующим образом:

Классификация прочности

Диапазон прочности (МПа)

Типичные типы горных пород

Очень слабые

10-20

выветрившиеся и слабоуплотненные осадочные породы

20-40

слабосцементированные осадочные породы, сланцы

Средний

40-80

компетентный осадок у скал; некоторые низкоплотные крупнозернистые магматические породы

Крепкие

80-160

компетентные магматические породы; некоторые метаморфические породы и мелкозернистые песчаники

Таблица 1: Классификация твердости горных пород (из Attewell & Farmer 1976).

Диапазон прочности на одноосное сжатие для большого количества типичных типов горных пород представлен в таблице 2.

170

Типовые типы горных пород

Одноосные Прочность на сжатие (МПа)

Гранит

100-250

Диорит

150-300

Диабаз

100-3850

100-3850

150-300

Базальт

100-300

Гнейс

50-200

90 058 Мрамор

100-250

Сланец

100-200

Кварцит

150-300

Сланец

5-100

Известняк

30-250

Доломит 8 30188

0

Таблица 2: Типичные значения прочности на одноосное сжатие для различного количества горных пород (из Attewell & Farmer 1976).

Ссылки

ASTM D7012-14e1, (2014). Стандартные методы испытаний прочности на сжатие и модулей упругости неповрежденных образцов керна горных пород при различных состояниях напряжения и температуры, ASTM International, West Conshohocken, PA.

Аттевелл, П. Б. и Фармер, И. В. (1976). Основы инженерной геологии. Чепмен и Холл, Лондон.

ISRM, (1979). Предлагаемые методы определения прочности на одноосное сжатие и деформируемости горных материалов.Международный журнал механики горных пород, горных наук и геомеханики. 16, 2.

Эпоксидные адгезионные соединения с высокой прочностью на сжатие

Усовершенствованные составы обладают исключительной устойчивостью к силам сжатия. Продукция предназначена для использования в приложениях для структурного склеивания. Особые марки обладают прочностью на сжатие до 20 000-25 000 фунтов на квадратный дюйм при комнатной температуре.

Ключевые преимущества систем с высокой прочностью на сжатие Master Bond

  • Коррозионная стойкость
  • Эксплуатация при высоких / низких температурах
  • Отличная адгезия к одинаковым и разнородным основам
  • Простое нанесение

Метод испытаний ASTM D695 часто используется для измерения прочности на сжатие.Определенные значения прочности позволили инженерам-конструкторам снизить материальные затраты, соответствовать отраслевым стандартам и обеспечить увеличенный срок службы готовой продукции. Наши компаунды продемонстрировали при равномерном приложении нагрузок при размещении между параллельными сжимающими пластинами их способность достигать высоких характеристик прочности на сжатие без разрыва или деформации. Производители компонентов, оборудования и конструкций смогли выполнить самые строгие стандарты контроля качества при различных воздействиях окружающей среды, таких как влажность, термоциклирование.Составы Select Master для связки доказали свою эффективность в поддержании своей структурной целостности при повторяющихся сжимающих нагрузках при низких / высоких температурах. Это подтверждается их использованием ведущими компаниями в автомобильной, аэрокосмической, электронной, электрической и медицинской промышленности.

В приведенной ниже таблице показаны значения прочности на сжатие, которые могут быть достигнуты для некоторых систем:

Тип системы Товар Прочность на сжатие, 75 ° F
Двухкомпонентная эпоксидная смола EP30TC 24,000-26,000 фунтов на кв. Дюйм
Двухкомпонентная эпоксидная смола ЭП30НС 18,000-20,000 фунтов на кв. Дюйм
Двухкомпонентная эпоксидная смола ЭП21ТЧТ-1 22000-24000 фунтов на кв. Дюйм
Двухкомпонентная эпоксидная смола EP21SC-1 24,000-26,000 фунтов на кв. Дюйм
Двухкомпонентная эпоксидная смола Высший 45HTQ 22000-24000 фунтов на кв. Дюйм
Двухкомпонентная эпоксидная смола ЭП21АОЛВ-2Мед 22,000-25,000 фунтов на кв. Дюйм
Двухкомпонентная эпоксидная смола EP121AO 24,000-26,000 фунтов на кв. Дюйм

Факты о прочности на сжатие для детей

Измерение прочности на сжатие стального барабана

Прочность на сжатие — это способность материала противостоять аксиально направленным толкающим силам.При достижении предела прочности на сжатие материалы раздавливаются. Бетон можно сделать так, чтобы он обладал высокой прочностью на сжатие, например многие бетонные конструкции имеют прочность на сжатие, превышающую 50 МПа, тогда как такие материалы, как мягкий песчаник, могут иметь прочность на сжатие всего 5 или 10 МПа.

Введение

Когда образец материала нагружается таким образом, что он растягивается, считается, что он находится под напряжением . С другой стороны, если материал сжимается и укорачивается, говорят, что он находится в состоянии сжатия .

На атомном уровне молекулы или атомы при растяжении раздвигаются, тогда как при сжатии они прижимаются друг к другу. Поскольку атомы в твердых телах всегда пытаются найти положение равновесия и расстояние между другими атомами, во всем материале возникают силы, противодействующие как растяжению, так и сжатию.

Следовательно, явления, преобладающие на атомном уровне, подобны. В макроскопическом масштабе эти аспекты также отражаются в том факте, что свойства материалов при растяжении и сжатии весьма схожи, по крайней мере, для большинства материалов.

Конечно, основное различие между двумя типами нагрузки — это деформация, которая будет иметь противоположные знаки для растяжения (положительное) и сжатия (отрицательное).

Прочность на сжатие

По определению, прочность материала на сжатие — это величина одноосного напряжения, достигаемая при полном разрушении материала. Прочность на сжатие обычно получают экспериментально с помощью теста на сжатие . Аппарат, использованный для этого эксперимента, такой же, как и при испытании на растяжение.Однако вместо приложения одноосной растягивающей нагрузки применяется одноосная сжимающая нагрузка. Как можно представить, образец (обычно цилиндрический) укорачивается, а также расширяется в стороны. Кривая зависимости напряжения от деформации строится прибором и выглядит примерно так:

Связанные страницы

Сравнение прочности графита на сжатие и прочности графита на изгиб

27 Октябрь

Прочность на изгиб у большинства графитовых материалов в среднем составляет от 50% до 60% от его прочности на сжатие.

По определению, прочность на сжатие — это способность материала выдерживать нагрузки, ведущие к уменьшению его размера. При измерении это значение, полученное путем построения графика зависимости приложенной силы от деформации. При пределе прочности на сжатие материал будет разрушаться или необратимо деформироваться.

Прочность на изгиб определяется как способность противостоять деформации под нагрузкой. Он измеряется с помощью теста на поперечный изгиб. В этом испытании образец изгибается до разрушения с использованием метода испытания на 3-точечный изгиб.Прочность на изгиб измеряется при максимальном напряжении, испытываемом внутри материала в момент разрыва. Эти спецификации применимы к графитовым материалам и обычно находятся в таблицах спецификаций материалов.

Путаница может возникнуть, если определения неправильно прочитаны, интерпретированы или поняты. Оба параметра относятся к способности материала сопротивляться деформации (выдерживать нагрузки). Разница между двумя параметрами связана с методологией, применяемой для расчета нагрузок.Прочность на сжатие измеряется, когда сила обычно прикладывается равномерно к одной поверхности, в то время как противоположная сторона полностью поддерживается.

Прочность на изгиб измеряется при испытании на изгиб. Материал опирается на 2 точки, расположенные по краям материала, в то время как сила прилагается к его центру. Интуитивно понятно, что прочность материала на сжатие будет больше, чем прочность на изгиб того же материала.

У нас был опыт, который продемонстрировал, как неправильная интерпретация спецификаций этих материалов приводила к отказу компонентов.Нам позвонил клиент по поводу применения графитовых пластин в процессе спекания. Заказчик сообщил нам, что некоторые из графитовых пластин треснули во время использования. Мы производим плиты в тесном сотрудничестве с заказчиком, исходя из его технологических требований. Кроме того, эти пластины использовались заказчиком в течение многих лет без сбоев.

Их система состояла из одной графитовой пластины, используемой в качестве основы, полностью поддерживаемой дном печи, набора деталей для спекания и, наконец, верхней графитовой пластины.Графитовые пластины позволяли металлическому стержню с резьбой, прикрепленному ко дну печи, проходить через центр узла. Была использована большая круглая гайка, чтобы закрепить все на месте и оказать необходимое давление. Эта конструкция привела к тому, что сборка была подвергнута в основном сжимающим силам. Марка графита более чем способна противостоять сжимающим силам, прилагаемым к системе, как это было изначально спроектировано.

Пытаясь решить проблему гидроразрыва вместе с заказчиком, мы рассмотрели все возможные изменения в процессе.Мы обнаружили, что первоначально спроектированная деталь, которая фактически представляла собой сплошной диск, была переработана заказчиком для экономии веса в кольцо с большим внутренним диаметром. Наша команда поняла, что верхняя крышка больше не поддерживается. Как только сила была приложена к центру крышки, материал сломался.

В этом случае крышка больше не испытывала прочности на сжатие, но на самом деле она испытывала прочность на изгиб. Это привело к уменьшению максимальной силы, которую может выдержать крышка, примерно на 50%.С этим изменением конструкции исходный материал больше не подходил для этого приложения.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.