Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ литературных данных 7
1.1. Экспериментальные исследования при трехосном сжатии 7
1.2. Анализ теорий (гипотез) прочности 11
1.3. Методика экспериментов при объемном напряженном состоянии 22
1.4. Выводы по главе 1. цель и задачи исследования 36
ГЛАВА 2. Методика исследований 39
2.1. Конструкция и основные характеристики устновки 39
2.2. Метрологическое исследование установки 44
2.3. Методика эксперимента 55
2.4. Выводы по Главе 2 64
ГЛАВА 3. Прочность при одноосном и трехосном напряженном состоянии 66
3.1. Одноосное напряженное состояние 66
3.2. Трехосное напряженное состояние 66
3.3. Сравнение экспериментальных значений прочности с определенными по предлагаемым в литературных источниках зависимостям 70
3.4. Выводы по Главе 3 80
ГЛАВА 4. Деформирование при пропорциональном и непропорциональном нагружении 83
4.1. Общий характер деформирования и методика обработки результатов испытаний 83
4.2. Диаграммы деформирования и их характеристики 86
4.3. Выводы по главе 4 131
ГЛАВА 5. Практическое приложение полученных результатов к проектированию 136
5.1. Методшса эксперимента с трубобетонными образцами 137
5.2. Напряженно-деформированное состояние трубобетонных образцов 150
5.3. Выводы по главе 5 186
Общие выводы по диссертации 188
Литература 190
Приложение-акт внедрения 205
- Методика экспериментов при объемном напряженном состоянии
- Метрологическое исследование установки
- Сравнение экспериментальных значений прочности с определенными по предлагаемым в литературных источниках зависимостям
- Общий характер деформирования и методика обработки результатов испытаний
Введение к работе
Актуальность работы. В практике современного строительства бетон является одним из основных строительных материалов, используемых при возведении несущих конструкций гражданских, промышленных, транспортных, энергетических, гидротехнических сооружений и сооружений специального назначения. В основной массе несущих бетонных и железобетонных конструкций бетон работает в условиях сложного плоского или объемного напряженного состояния. Надежность, безопасность и экономичность строительных конструкций в значительной степени определяются степенью соответствия расчетных моделей действительным условиям работы и фактическим механическим свойствам материала.
С точки зрения механики деформируемого твердого тела обычный тяжелый цементный бетон следует рассматривать как существенно неоднородный искусственный материал. При этом под воздействием внешних сил он изменяет свою макро- и микроструктуру, которая из первоначально изотропной становится анизотропной к стадии разрушения.
Макроструктура обычного тяжелого цементного бетона* представляет собой конгломерат, состоящий из нескольких компонентов. К ним относятся крупный и мелкий заполнитель (естественные каменные материалы), связывающий их цементный камень (искусственный каменный материал), воздушные поры, частично заполненные водой, и начальные микротрещины, проходящие по границам крупного заполнителя, также частично заполненные водой. При этом компоненты макро- и микроструктуры бетона обладают разными по виду и значению прочностные и деформационными характеристиками.
Технология изготовления бетона направлена на получение изотропного по макромеханическим характеристикам материала. Однако по мере роста внешних усилий происходит изменение его макро- и микроструктуры: возникают, раскрываются по ширине и растут по длине, сначала микро, а затем макротрещины [13, 64]. Эта особенность бетона привела к необходимости введения для него дополнительных структурно-механических характеристик, таких как границы микротрещинообразования.
При изменении соотношения внешних усилий и направления их действия изменяется структура поля микро- и макротрещин, что обуславливает появление анизотропии макромеханических свойств материала.
При расчете бетонных и железобетонных конструкций по предельным состояниям необходимо учитывать изменение его механических свойств при переходе от стадии эксплуатации, когда бетон сохраняет свою первоначальную микро- и макроструктуру, к стадии разрушения, когда эта структура в значительной степени изменяется.
Актуальность работы состоит в том, что в настоящее время при расчете строительных конструкций с использованием современных компьютерных программ, основанных на методе конечных элементов, в расчет необходимо вводить комплекс деформационных характеристик материала, а также учитывать изменение их значений в процессе нагружения. Однако не только в справочной, но и в научной литературе найти подобную информацию для бетона, работающего в условиях объемного напряженного состояния практически невозможно.
Цель работы. Основной целью настоящей работы являлось экспериментальное изучение влияния трехосного сжатия на прочностные и деформационные характеристики обычного тяжелого цементного бетона при пропорциональном и непропорциональном нагружении. При этом решались следующие задачи.
Путем анализа известных гипотез прочности выбрать те, которые были разработаны применительно к бетону, имеют достаточно простой математический аппарат, отражающий зависимости, получаемые при проведении эксперимента.
Разработать методику проведения эксперимента, обеспечивающую получение достоверных данных о прочностных и деформационных характеристиках бетона в условиях трехосного сжатия.
На основании полученных экспериментальных данных о прочностных характеристиках бетона оценить точность их прогнозирования при объемном сжатии при использовании различных гипотез прочности.
По результатам анализа экспериментальных данных получить основные закономерности изменения прочностных, деформационных и структурно- механических характеристик бетона в условиях трехосного сжатия при пропорциональном и непропорциональном нагружении.
Сравнить полученные в экспериментах на специальной установке данные с результатами испытания моделей сталетрубобетонных элементов различного поперечного сечения, чтобы оценить степень совместной работы бетона и стальной обоймы
Научная новизна. Научная новизна настоящей работы состоит в том, что комплексных экспериментальных исследований напряженно- деформированного состояния бетона при трехосном сжатии с разной предысторией нагружения ранее не проводилось.
Впервые проведена оценка точности прогнозирования прочности обычного тяжелого бетона при трехосном пропорциональном и непропорциональном сжатии, предлагаемого рядом гипотез прочности, разработанных применительно к бетону.
Впервые проведена оценка влияния предыстории нагружения на прочностные, деформационные и структурно-механические характеристики бетона при трехосном пропорциональном и непропорциональном сжатии.
Достоверность полученных результатов основана на тщательном метрологическом исследовании примененного при эксперименте испытательного оборудования и средств измерения, обработке экспериментальных данных с применением методов математической статистики и с использованием компьютерных программ, исключавших случайные ошибки.
Практическое применение полученных результатов может быть осуществлено в практике расчета и конструирования железобетонных конструкций, работающих в условиях трехосного равномерного и неравномерного сжатия. К ним, как показал опыт, могут быть отнесены элементы строительных конструкций атомных электростанций с несъемной несущей металлической опалубкой, обеспечивающей работу бетона в условиях трехосного сжатия, а также элементов тяжелого оборудования, например, фундаментов, колонн и архитравов прессов.
С этой целью применявшийся в экспериментах бетон имел макроструктуру, соответствующую наиболее часто применяемым составам, а полученные экспериментальные данные, по возможности, были аппроксимированы простейшими линейными и степенными зависимостями.
Настоящая работа входит в серию работ, выполненных М.Б. Казацким [73], Г.Ф. Цаавой [177], М.А. Тахером [151], Д.М. Сахиевым [139] Ч.С. Раупо- вым [131] под научно-методическим руководством д.т.н., проф. Ю.В. Зайцева и к.т.н., с.н.с. P.O. Красновского и при активном участии И.С. Кроль.
Каждая из работ была посвящена исследованию одного из видов напряженного состояния — осевому сжатию (М.Б. Казацкий [73]), осевому растяжению (Г.Ф. Цаава [177], Тахер [151] и Ч.С. Раупов [131]), длительной прочности и ползучести при осевом сжатии (Д.М. Сахиев [139] и Ч.С. Раупов [131]), длительной прочности и ползучести при осевом растяжении (Ч.С. Раупов [131]).
Диссертация выполнена на кафедре Строительных конструкций Московского государственного открытого университета под руководством д.т.н., проф. Ю.В. Зайцева.
Экспериментальная часть настоящей работы была выполнена в Секторе измерения механических свойств материалов Всесоюзного научно- исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерения (ВНИИФТРИ) Госстандарта СССР под руководством кандидата технических наук, ст. научн. сотр. P.O. Красновского.
Методика экспериментов при объемном напряженном состоянии
В настоящее время отсутствует общепринятая теория прочности бетона, которая позволяла бы прогнозировать изменение прочностных и деформационных свойств материала в условиях сложного напряженного состояния и сложного нагружения. Довольно большое число предлагаемых теорий прочности далеко не во всех случаях дают результаты, приемлемые для практических нужд. Поэтому их, скорее всего, следует именовать гипотезами прочности.
Все известные гипотезы прочности можно разделить на несколько групп. Критериями такого деления является предпосылка о модели материала (в первую очередь), аналитический аппарат данной гипотезы и ее математический аппарат [90].
В основу механических гипотез прочности заложено представление о материале, как о сплошной изотропной упругой среде, способной при достижении определенного уровня напряжений либо хрупко разрушаться, либо переходить в пластическое состояние, принимаемое за разрушение. Математический аппарат механических гипотез прочности основан на классической механике деформируемого твердого тела. Механические гипотезы отличаются друг от друга видом параметра (параметров) напряженно-деформированного состояния, принимаемого в качестве критерия прочности.
Первая гипотеза прочности [168] была предложена Галилеем в XV веке. В качестве критерия прочности (разрушения) в ней принято наибольшее абсолютное значение напряжений, полученное из экспериментов на одноосное растяжение (сжатие).
Вторая гипотеза прочности первые была предложена Мариоттом в XV веке и окончательно оформлена Сен-Венаном в XX веке. В качестве критерия разрушения в ней принято наибольшее значение деформаций, полученных из экспериментов на одноосное сжатие или растяжение.
Третья гипотеза прочности впервые была предложена Кулоном в XV веке [7, 168]. В качестве критерия разрушения принимает наибольшее касательное напряжение, что равнозначно разрушению от среза или переходу материала в пластическое состояние. В XX веке Треска [168, 226] предложил аналогичный критерий, который получил наименование — критерия пластичности Треска.
Многопараметровая гипотеза прочности впервые была разработана в 1900 г. Мором [119, 168]. Согласно ей материал может разрушаться под воздействием либо касательных, либо растягивающих напряжений. При этом значение предельных касательных напряжений зависит от разности наибольшего и наименьшего главных напряжений (о -суз), а разрушение от растяжения возможно, только в случае, если одно из главных напряжений будет растягивающим. Функцию Xdes=f( rCr3) находят, проводя серию экспериментов при нескольких характерных видах напряженного состояния, по результатам которых строят предельную (огибающую) кривую в координатах т - (страз). Эксперименты показали, что для многих материалов (и особенно хрупких) в области сжатия предельная кривая может быть заменена прямой [44, 100, 136, 187]. Однако в области растяжения для бетонов и аналогичных им по механическим характеристикам материалов построить огибающую кривую не удалось [4, 44, 103, 104, 189]. Р. Лермит [103] предложил предельную кривую заменить ломанной, которая в области сжатия является касательной к кругам Мора, а в области растяжения - секущей.
Надаи [121] предположил существование связи между октаэдрическими касательными и нормальными напряжениями. Эта функция по экспериментальным данным одних исследователей носит линейный характер [141, 167, 191], а по данным других - она нелинейна [223].
К. Шлейхер [223] предложил использовать два экспериментально определяемых параметра — прочность на одноосное сжатие и растяжение, а критерий прочности выразить в виде функции от среднего арифметического главных напряжений.
П.П. Баландин [7], И.Н. Миролюбов [115], Ю.М. Янг [190], Г.А. Гениев и В.Н Кисюк [41], И.И. Гольденблад и P.A. Копнова [43] в предлагаемых ими гипотезах прочности (пластичности) рассматривали различные зависимости для предельной поверхности в пространстве главных напряжений.
Е. и Ф. Коссерат [201] показали, что при значительных градиентах напряжений ни один из критериев прочности, рассматриваемых в механических гипотезах, не подтверждается экспериментом. Ими был предложен вариант мо- ментной теории упругости, который вносит в известные гипотезы прочности поправки, существенные при больших градиентах напряжений.
Метрологическое исследование установки
Достоинством имитационных моделей является то, что в них в явном виде представлена структура материала, достаточна близкая к реальной, и ее можно изменять, повышая или уменьшая ее сложность, а принятый принцип разрушения, основанный на механике разрушения, достаточно близок к реальному для материалов, у которых прочность на растяжение много меньше прочности на сжатие. В этих гипотезах имеется возможность прогнозировать, не только прочностные, но и деформационные характеристики материалов. К основному недостатку имитационных моделей можно отнести достаточно сложный для практического применения математический аппарат.
В капиллярных моделях большее внимание уделено модели материала, чем аналитическому аппарату гипотезы прочности.
К достоинствам поровых моделей следует отнести простой математический аппарат, однако он не дает возможности определять деформации и прогнозировать изменение механических характеристик материалов в зависимости от временных и других факторов (влажности, температуры и т.п.).
Математический аппарат реологических и капиллярных моделей не разработан для условий сложного напряженного состояния.
Возможность применения статистических гипотез для практических расчетов в первую очередь сдерживается сложностью математического аппарата, который должен включать в себя одновременно как аппарат классической механики, так и аппарат теории вероятности, учитывающий как можно большее число факторов, влияющих на прочность и деформативность материалов.
Практическим достоинством феноменологических гипотез прочности является то, что они основаны на большом экспериментальном материале. При этом эмпирические коэффициенты, содержащиеся в математическом аппарате феноменологических гипотез прочности, могут быть выведены из физических соображений. Эксперименты в условиях объемного напряженного состояния могут быть проведены только на специально разработанных для этой цели установках, обеспечивающих возможность создавать в образцах материалов объемное напряженное состояние и проводить сложное нагружение. Как показал опыт, невозможно создать универсальную установку, на которой можно было бы испытывать всю известную гамму материалов во всем диапазоне нагрузок и деформаций, при различных скоростях нагружения и деформирования, разных видах физического воздействия внешней среды и проводить при этом все необходимые измерения. Поэтому конструировались установки узкого назначения. Размеры испытательного пространства и параметры установки в значительной степени зависят от характеристик испытываемого материала. Чем менее однороден по структуре материал, тем больше по объему должен быть образец, а, следовательно, и размеры испытательного пространства. Чем выше деформа- тивность материала, тем большие перемещения должны быть обеспечены нагружающими устройствами. Чем менее пластичен материал, тем выше требования к точности измерения деформаций. С этих позиций был проведен анализ известных в литературе данных о конструктивных особенностях известных установок, предназначенных для создания в образце материала объемного напряженного состояния. Способы создания объемного напряженного состояния и установки для их реализации Все известные способы получения в образце объемного напряженного состояния можно условно разделить на пять групп. В первую группу входят способы, в которых объемное напряженное состояние создают путем передачи усилия на образец через опорные плиты (жесткие штампы), как это имеет место при стандартных испытаниях при одноос л ном сжатии. Этим способом были созданы напряжения до 100 ООО кгс/см . Во вторую группу входят способы, в которых использован метод косвенного нагружения или метод обоймы, при котором напряженное состояние в образце создают за счет жесткой обоймы, препятствующей его деформированию в одном из направлений. Недостатком этого способа следует считать наличие в образце неоднородного состояния на границе с обоймой. С помощью этого спо л соба были достигнуты напряжения до 20 ООО кгс/см . В третью группу входят способы, в которых объемное напряженное состояние создают с помощью гидростатического давления жидкости или газа. Они позволяют создавать в образце напряженное состояние наиболее близкое к однородному. С помощью этого способа были достигнуты напряжения до 30 ООО кгс/см Дальнейшее увеличение давлений ограничено отверждением жидкостей, с помощью которых создается давление. Четвертую группу составляют способы, в которых объемное напряженное состояние создают с помощью квазигидростатического давления слоя твердого тела, переходящего в пластическое состояние в условиях объемного сжатия. Степень однородности напряженного состояния зависит от вида, материала, с помощью которого создают давление, толщины его слоя и т.п. С помощью этого способа достигнуты давления до 500 ООО кгс/см и предполагается достичь 2-3 млн. кгс/см . Пятую группу составляет способ получения трехосного растяжения за счет предварительного насыщения испытываемого пористого материала газом с последующим резким сбросом давления. По методам создания в испытываемом образце объемного напряженного состояния установи для создания объемного напряженного состояния условно можно разделить на пять типов: - цилиндр-поршень; - многопуансонные; - с гидравлическими подушками или рубашками; - с обоймами; - с камерами разряжения. Установки типа цилиндр-поршень Этот тип установок применяли для исследования механических свойств горных пород [12, 30, 32, 33, 34, 36, 44, 74, 106, 130, 140, 146, 150, 148, 157, 158, 159, 164, 187, 204, 212, 213 и др.], бетонов [19, 44, 108, 123, 145], стали и сплавов [23, 24, 129, 130, 137 и др.]. Они предназначены для передачи на образец гидростатического давления газа или жидкости в комбинации, как правило, с осевым сжимающим или растягивающим усилием (сту 0, а2= у3ф(У), Конструктивные решения установок цилиндр-поршень определяют максимальные значения создаваемых в них давлений, способы поддержания заданного давления, передачи на образец осевых усилий и крутящего момента, крепления уплотнения подвижных соединений и различного рода вводов, измерения давления, усилий, деформаций и т.п.
Сравнение экспериментальных значений прочности с определенными по предлагаемым в литературных источниках зависимостям
Твердые среды применяли для создания высокого квазигидростатического давления до 500 ООО кгс/см в многопуансонных установках и установках тип цилиндр-поршень [22, 129]. Герметизация в этих установках обеспечивалась самой твердой средой, выдавливаемой в зазоры между пуансонами или поршнем и стенками камеры. В качестве твердых сред использовали [129] природные минералы: пирофилит и катлинит, состоящие, в основном, из алюмосиликатов.
Для передачи осевого усилия, как правило, использовали стандартные испытательные машины74, 107, 145, 152, 181, 182] или аналогичные им силовые устройства, позволяющие создавать усилия до 30 ООО тс. В качестве силовых агрегатов применяли гидравлические домкраты [44], позволяющие создавать усилия до 200 тс, а также менее мощные винтовые [27 148, 157], позволяющие создавать усилие до 25 тс, и клиновые [148] домкраты, позволяющие осуществлять нагружение с контролем деформаций. В шестипуансонных установках для нагружения образца по трем осям использовали систему из трех ортогонально расположенных отдельных нагружающих устройств [18, 74, 38, 107, 138, 149, 162]. Для уменьшения общих габаритов испытательной установки создавали устройства, которые одно усилие распределяли по нескольким осям. К ним относятся опорные кольца, распределяющие усилие между пуансонами [22], "крест Фепля", распределяющий давление между пуансонами пропорционально длинам его диагоналей [27], домкрат, внутрь которого помещена много- пуансонная установка [22].
Гидростатическое давление от создающей его среды передают на образец непосредственно или через защитные оболочки, изготовленные из пористых материалов [12, 30, 35, 74, 75, 156]. В установках типа цилиндр-поршень с этой целью применяли: резиновые чехлы [12, 19, 23, 44, 122, 128,]; оболочки из закаленной латуни [74, 208, 209] или отожженной меди [12, 30, 31, 32, 34, 199, 206, 209] толщиной 0.1-ИХЗ мм; покрытия из клея БФ-2, эпоксидной смолы [145, 149] и компаундов на ее основе [15, 144], парафина [18, 44] и полиамидной пленки [107]. В установках с гидроподушками с этой уелью применяли: диафрагмы из обычной и армированной резины [72], полиамидной пленки, покрытой латунной фольгой [107] или между диафрагмой и образцом укладывали прокладки из нескольких слоев резины [173] или устанавливали специальные конструкции типа щеток [181, 182].
Осевое сжимающее усилие передают на образец либо непосредственно через опорные плиты, либо помещая между образцом и опорными плитами прокладки или специальные устройства в виде щеток. Для обеспечения осевого приложения нагрузки обычно под опорной плитой устанавливают шаровой шарнир [12, 44, 72, 74, 122, 144, 145, 148, 217].
При передаче на образец гидростатического давления защитные оболочки и покрытия могут вносить определенные искажения, если отношение внешнего и внутреннего диаметров будет более 1.1 [128]. При передаче на образец квазигидростатического давления искажение напряженного состояния происходит за счет сил трения по поверхности контакта, а также из-за его неоднородного напряженного состояния. При передаче на образец нормального усилия неоднородность напряженного состояния может быть вызвана внецентрен- ностыо приложения нагрузки [74, 153, 166, 228].
Для уменьшения влияния касательных напряжений применяли разного рода прокладки. Лучший эффект дали прокладки изготовленные из картона [135, 228], из того же материала, что и образец [46], из полузастывшего жидкого стекла [20]. Влияние внецентренного приложения усилия уменьшали путем его передачи на образец через шарниры. Влияние неоднородности структуры материала уменьшали путем центрирования образца по, так называемой, физической оси [1, 77, 233, 128].
Методы и средства измерения давления зависят как от принятого способа его создания, так и от конструктивных особенностей установок. Методы измерения подразделяют на абсолютные и относительные [129]. К абсолютным относят методы, основанные на уравновешивании давления жидкости, газа или квазигидростатической среды грузами или силоизмерительными (динамометрическими) устройствами (поршневые, ртутные, водяные и т.п. манометры). Их используют при измерении гидростатического давления до 30 ООО кгс/см2 и квазигидростатического до 100 000 кгс/см . Относительные методы основаны на использовании различного рода преобразователей давления в электрические, магнитные и другие величины. Они позволяют измерять давления до 10 000 кгс/см с погрешностью не хуже О.ОЗ-г-О.1% от верхнего предела измерений [129].
При измерении осевых усилий вне установки, как правило, применяли стандартизованные методы и средства измерения, в том числе силоизмерители стандартныех испытательных машин [74, 107, 145, 181, 204] и динамометры [26, 106, 130, 157, 208, 215, 224]. Погрешность измерения силы, как правило, была не хуже (1ч-2)% от измеряемого усилия (без учета погрешностей, возникающих в цепи нагружения). В установках цилиндр-поршень силоизмерители, как правило, размещали в зоне высокого давления между поршнем и образцом [12, 31, 32, 147, 148, 188, 197]. В многопуансонных установках силоизмерители размещали между пуансоном и образцом [129]. Однако их использовали только для градуировки установки.
Общий характер деформирования и методика обработки результатов испытаний
Усилия измеряли тензорезисторным динамометром, в котором в качестве преобразователей были использованы тензорезисторы базой 20 мм на бумажной основе, поэтому было необходимо провести градуирование динамометра и оценить возможное влияние на его показания гидростатического давления.
Градуирование динамометра в условиях одноосного сжатия было проведено в диапазоне от 0 до 400 кН по образцовому динамометру Ш разряда "ЦВИК" и в диапазоне от 0 до 1000 кН по силоизмерителю испытательной машины ЦД-100. В обоих случаях были получены линейные градуировочные характеристики с постоянной погрешностью ±1 кН, начиная с 10 кН. В диапазоне от 0 до 400 кН обе градуировочные характеристики в пределах погрешности эксперимента совпадали.
Функцию влияния гидростатического давления на показания динамометра определяли при нагружении динамометра в установке до давления 50 МПа с контролем давления по образцовому манометру. Погрешность измерения усилий не превышала 1%. Была получена линейная функция влияния с коэффициентом чувствительности К, равным 0.05 дел/МПа. В градуировочную характеристику динамометра была введена соответствующая поправка ЛЫ к осевому усилию Р, которая составила ЛЫ = 0.12Р (ЛЫ в кН, Р в МПа)
Чтобы проверить, насколько может проникнуть масло в образец в процессе испытания, неизолированный бетонный образец (цилиндр) был помещен в установку, и в ней было создано гидростатическое давление 50 МПа, которое поддерживали в течение 1.5 часа (примерное время испытания образца). После извлечения из установки образец был испытан на осевое сжатие. Параллельно был испытан на осевое сжатие непропитанный маслом образец того же состава. За время нахождения в установке образец полностью пропитался маслом, а характер разрушения пропитанных и непропитанных маслом образцов значительно отличался, т.е. следовало выбрать надежный способ изоляции бетона от масляной среды. При этом способ изоляции должен был обеспечивать возможность измерения деформаций и не оказывать влияния на результаты определения прочностных и деформационных характеристик бетона.
Для создания изоляционного покрытия были рассмотрены несколько типов оклеечных материалов и мастик. Модуль упругости этих материалов более чем в 10 раз был меньше модуля упругости бетона, и поэтому они не могли оказывать значительного влияния на напряженно-деформированное состояние; образца. Проверку проводили на образцах кубах, помещая их в установку цилиндр-поршень и создавая там гидростатическое давление. После этого образец, раскалывали и смотрели, проникло ли масло во внутрь образца. На основании проведенных исследований в качестве гидроизоляционного защитного покрытия была выбрана полиэтиленовая лента толщиной 0.05 мм с клейким односторонним покрытием, которая надежно защищала образец от масла. При этом между слоями пленки можно было пропускать провода, идущие ль тензорези- сторов.
С целью проверки влияния изоляционного покрытия на работу тензоре- зисторов образцы бетона с защитным покрытием и без него испытали на одноосное сжатие (на испытательной машине ЦД-100), и получили разброс значений прочности и деформаций, не выходящий за пределы обычных разбросов.
При проведнии экспериментов измеряли деформации бетона образцов и деформации металла тензорезисторных динамометров с помощью тензорези- сторов на бумажной основе. Все тензорезисторы градуировали по общепринятой методике на стальной консольной балочке равного сопротивления. Чтобы избежать влияния возможного изменения тензочувствительности тензорезисто- ров, на один образец наклеивали тензорезисторы с одинаковой тензочувстви- тельностью.
Размещение измерительных преобразователей в цилиндре установки потребовало оценки возможного влияния на их показания гидростатического давления, которое может приводить к изменению сопротивления (Я ) и тензочувствительности ( АН / К ) тензорезисторов. Помимо этого влияние гидростатического давления могло быть связано с анизотропией механических свойств материалов, на которые наклеены тензорезисторы, а также с изменением температуры масла в процессе создания давления.
Для оценки влияния гидростатического давления на работу тензорезисторов были проведены сравнительные испытания в условиях осевого и гидростатического сжатия образца - цилиндра с диаметром 70 мм и высотой 235 мм из сплава Д-16Т, на который в средней его трети, где не проявляется неоднородное напряженное состояние, были наклеены тензорезисторы вдоль и поперек продольной оси образца. Нагружение осевым усилием проводили при атмосферном давлении на машине ЦД-100 и в установке в масляной среде, а нагружение гидростатическим давлением - в установке. При этом тензорезисторы не были изолированы, т.е. находились под воздействием масляной среды. Во всех случаях образец нагружали в комплекте с тензометрическим динамометром и опорными устройствами, что позволяло дополнительно контролировать гра- дуировочную характеристику динамометра и функцию влияния на нее гидростатического давления. Нагружение осуществляли в упругой стадии работы материала ступенями.
Диаграммы деформирования, полученные при всех видах испытания образца, были идентичными (линейными), а измеренные значения модуля упругости и коэффициента Пуассона не зависели от способа нагружения. Средние значения модуля упругости (69.5 ГПа) и коэффициента Пуассона (0.34) были близки справочным данным для сплава Д-16Т.
Похожие диссертации на Деформирование и прочность обычного тяжелого бетона при сложном напряженном состоянии
