Прочность на сжатие стали: Предел прочности

alexxlab | 13.11.1999 | 0 | Разное

Содержание

Предел прочности стали при сжатии и растяжении

Текучесть расплава

Текучесть расплава металла

— это способность расплавленного металла заполнять литейную форму.Текучесть расплава для металлов и металлических сплавов — то же что ижидкотекучесть . (См. Литейные свойства сплавов).

Текучесть жидкости вообще и расплава в частности есть величина, обратная динамической вязкости. В Международной системе единиц (СИ) текучесть жидкости выражается в Па -1 *с -1 .

Подготовлено: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

  1. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация: Учебник для вузов. — М.:*МИСИС*, 1997. — 527 с.
  2. Жуковец И.И. Механические испытания металлов: Учеб. для сред. ПТУ. — 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 1986. — 199 с.: ил. — (Профтехобразование). — ББК 34.2/ Ж 86/ УДЖ 620.1
  3. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1
  4. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. — М.: Металлургия, 1980. 296 с.
  5. Белянкин Ф.П. Энергетический предел текучести металлов. // Сборник Института строительной механики АН УССР. №9, 1948.152

Конкурс «Я и моя профессия: металловед, технолог литейного производства». Узнать, участвовать >>>

Определение предела текучести

П лощадке текучести диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали соответствует напряжение , называемое пределом текучести.

П ределом текучести

(физическим) называется напряжение, при котором в материале начинают интенсивно накапливаться остаточные (пластические) деформации, причем этот процесс идет при практически постоянном напряжении.

П ри отсутствии площадки текучести (см. рисунок) определяют условный предел

текучести.

У словным пределом текучести называется напряжение, при котором остаточная (пластическая) деформация составляет 0.2%. Для нахождения на диаграмме точки Б (см.рисунок), соответствующей условному пределу текучести, необходимо воспользоваться законом разгружения и повторного нагружения.

Раздел:Материаловедение. Металловедение.

Основными механическими свойствами являются прочность, упругость, вязкость, твердость. Зная механические свойства, конструктор обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкций при их минимальной массе. Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок.

В зависимости от условий нагружения механические свойства могут определяться при:

  1. Статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.
  2. Динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер.
  3. Повторно, переменном или циклическим нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.

Для получения сопоставимых результатов образцы и методика проведения механических испытаний регламентированы ГОСТами.

Работа деформации

Прочность материала тем выше, чем больше внутренние силы взаимодействия частиц материала. Поэтому величина сопротивления удлинению, отнесенная к единице объема материала, может служить характеристикой его прочности. В этом случае предел прочности не является исчерпывающей характеристикой прочностных свойств данного материала, так как он характеризует только поперечные сечения. При разрыве разрушаются взаимосвязи по всей площади сечения, а при сдвигах, которые происходят при всякой пластической деформации, разрушаются только местные взаимосвязи. На разрушение этих связей затрачивается определенная работа внутренних сил взаимодействия, которая равна работе внешних сил, затрачиваемой на перемещения:

А = РΔl/2 (318.4.1)

где 1/2 — результат статического действия нагрузки, возрастающей от 0 до Р в момент ее приложения (среднее значение (0 + Р)/2)

При упругой деформации работа сил определяется площадью треугольника ОАВ (см. рис. 318.1). Полная работа, затраченная на деформацию образца и его разрушение:

А = ηРмаксΔlмакс (318.4.2)

где η — коэффициент полноты диаграммы, равный отношению площади всей диаграммы, ограниченной кривой АМ и прямыми ОА, MN и ON, к площади прямоугольника со сторонами 0Рмакс (по оси Р) и Δlмакс (пунктир на рис. 318.1). При этом надо вычесть работу, определяемую площадью треугольника MNL (относящуюся к упругим деформациям).

Работа, затрачиваемая на пластические деформации и разрушение образца, является одной из важных характеристик материала, определяющих степень его хрупкости.

Классификация по назначению

Выше уже были приведена классификация видов сталей по назначению. Маркировка конструкционных сталей включает в себя такие обозначения:

  • Строительная – обозначается буквой С и цифрами, характеризующими предел текучести.
  • Подшипниковая – обозначается буквой Ш. Далее идет обозначение и содержание легирующих добавок, в основном, хрома.
  • Инструментальная нелегированная – обозначается буквой У и содержанием углерода в десятых долях процента.
  • Быстрорежущая – обозначается буквой Р и символами легирующих компонентов.
  • Нелегированная конструкционная сталь имеет в обозначении символы Сп и число, показывающее содержание углерода в десятых или сотых долях процента.

Классификация стали по назначению

Остальные разновидности, в том числе и инструментальные марки из легированных сталей, не имеют специальных обозначений, кроме химического состава, поэтому расшифровку и назначение отдельных видов можно определить только по справочной литературе.

Где применяется?

Сталь 40х широко используется в машиностроительных отраслях для производства высокопрочных металлических изделий/деталей. Вот несколько наглядных примеров области применения:

  • трубы для отопительных систем;
  • роторы/диски для паровых турбин;
  • крепежные элементы;
  • кулачковые/коленчатые валы и др.

Листовую сталь применяют для горячей и холодной штамповки, а также обшивки каркаса. А ещё, эту марку используют для изготовления кухонной утвари, например, ножей для резки фруктов/овощей/мяса, и в области медицины (хирургические скальпели и пр.). Материал считается безопасным для человеческого организма.

Контроль прочности бетона

Для того, чтобы бетонный раствор точно соответствовал указанным параметрам и выдерживал нагрузки, за его качеством следят еще на этапе приготовления. Прежде, чем готовить смесь, обязательно изучают рецепт, требования к компонентам и их пропорциям.

Основные критерии для контроля и проверки бетона:

  • Соответствие используемого цемента указанным в рецепте маркам – так, для приготовления бетона М300 точно не подойдет цемент М100, даже при условии его большого объема. Чем выше число рядом с буквой М в маркировке цемента, тем более прочным получится раствор.
  • Объем жидкости в растворе – чем больше воды в смеси, тем активнее влага испаряется в процессе высыхания и может провоцировать появление пустот, когда идет затвердевание.
  • Качество и фракция наполнителей – шероховатые частицы неправильной формы обеспечивают наиболее крепкое сцепление ингредиентов в составе бетона, что в процессе твердения дает требуемый результат в виде высокой прочности. Грязный наполнитель может понизить характеристики бетона по прочности на растяжение и сжатие.

  • Тщательность смешивания компонентов на всех стадиях приготовления раствора – по технологии раствор замешивается в исправной бетономешалке или на производстве в течение длительного времени.
  • Квалификация работников – также играет важную роль, так как даже при условии применения качественной смеси В20, к примеру, прочность может быть снижена из-за неправильной укладки, отсутствия уплотнения (вибрация обеспечивает повышение прочности бетона на 30%).
  • Условия застывания и эксплуатации – лучше всего, когда бетон застывает и приобретает твердость при температуре воздуха +15-25 градусов и высокой влажности. В таком случае можно говорить о точном соответствии монолита его марке – если был залит бетон В15, то и демонстрировать будет его технические характеристики.

Прочность бетона: таблица

Бетон по прочности на растяжение, при изгибе, воздействии других нагрузок демонстрирует определенные значения. Далеко не всегда они соответствуют указанным в ГОСТе и проектной документации, часто есть погрешность, которая может быть губительной для монолита и всей конструкции или же не оказывать никакого воздействия.

Виды прочности бетона (на сжатие, изгиб, растяжение и т.д.):

  1. Проектная – та, что указывается в документах и предполагает значения при полной нагрузке на бетонную конструкцию. Считается в затвердевшем монолите, по истечении 28 дней после заливки.
  2. Нормированная – значение, которое определяется по техническим условиям или ГОСТу (идеальное).
  3. Фактическая – это среднее значение, полученное в результате выполненных испытаний.
  4. Требуемая – минимально подходящий показатель для эксплуатации, который устанавливается в лаборатории производств и предприятий.
  5. Отпускная – когда изделие уже можно отгружать потребителю.
  6. Распалубочная – наблюдается в момент, когда бетонное изделие можно доставать из форм.

Классификация параметра

Материал обладает временным сопротивлением в ответ на воздействия разного характера, поэтому характеристику классифицируют на несколько групп. Усилия, которым подвергается заготовка или конструктивный элемент:

  • Растяжение. Изделие тянут за края с помощью специальной машины.
  • Кручение. Предмет помещается в условия, при которых работает крутящий вал.
  • Изгиб. Заготовку сгибают и разгибают в нескольких направлениях.
  • Сжатие. На материал давят попеременно с разных сторон.

У одного и того же материала ПП может различаться. В качестве примера можно привести сталь. Она используется чаще, чем другие сплавы, потому что стальные конструкции показали себя как наиболее прочные, долговечные и устойчивые к неблагоприятным факторам. При этом они надёжны и не выделяют в атмосферу вредных веществ.

Существует несколько марок стали. Они производятся по разным технологиям, и в зависимости от этого различаются характеристики заготовок и конструкций. У обычных марок ПП составляет 300 Мпа. По мере увеличения содержания углерода прочность увеличивается. Самые твёрдые марки имеют показатель 900 МПа. Факторы, от которых зависят прочностные характеристики:

  • количество полезных и нежелательных примесей;
  • способ термической обработки (криообработка, закалка, отжиг).

Марочная прочность

Марочная прочность бетона обозначается латинской литерой «М» и определяется по стандарту СЭВ1406—78. В рамках этой классификации бетонная смесь делится на тяжелую и мелкозернистую. Она позволяет определить, насколько качественно цементный камень соединяется с частичками заполнителей. О достоверности результатов свидетельствует монолитность образованных конструкций. Для упорядочивания этой классификации также разработана таблица. В ней подаются численные характеристики для расчета средних результатов образцов во время испытаний. Марочная иерархия является менее эффективной, чем классовая, и все реже используется в архитектурно-строительном деле.

Состав стальных сплавов

Свойства металла зависят от сформированной кристаллической решетки, которая, в свою очередь, определяется содержанием углерода. Зависимость типов решетки от количества углерода хорошо прослеживается на структурной диаграмме. Если, например, в решетке стали насчитывается до 0.06% углерода, то это классический феррит, который имеет зернистую структуру. Такой материал непрочный, но текучий и имеет большой предел ударной вязкости.

По структуре стали делятся на:

  • ферритную;
  • перлитно-ферритовую;
  • цементитно-ферритную;
  • цементитно-перлитовую;
  • перлитную.

Добавки углерода и прочность

Закон аддитивности подтверждается процентными изменениями цементита и феррита в стали. Если количество углеродной добавки составляет около 1,2%, то предел текучести стального материала увеличивается и повышается твердость, прочность и температуростойкость. При последующем увеличении содержания углерода технические параметры ухудшаются. Сталь плохо сваривается и неохотно поддается штамповке. Самым лучшим образом при сварке ведут себя сплавы с небольшим содержанием углерода.

Марганец и кремний

В виде добавки, чтобы увеличить степень раскисления, дополнительно добавляют марганец. Кроме того, этот элемент уменьшает вредное воздействие серы. Содержание марганца обычно не более 0.8% и он не влияет на технологические свойства сплава. Присутствует как твердый компонент.

Кремний тоже особо не влияет на характеристики металла. Он необходим для увеличения качества сварки деталей. Содержание этого элемента не превышает 0.38% и он добавляется во время процесса раскисления.

Сера и фосфор

Сера содержится в виде хрупких сульфитов. Повышенное количество этого элемента влияет на механические показатели сплава. Чем больше серы, тем хуже пластичность, текучесть и вязкость сплава. Если превышен предел в 0.06%, то изделие сильнее подвержено коррозии и становится способным к сильному истиранию.

Наличие фосфора увеличивает показатель текучести, но при этом уменьшается пластичность и вязкость. В общем, завышенное содержание фосфора значительно ухудшает качество металла. Особенно вредно сказывается на характеристиках совместное высокое содержание фосфора и углерода. Допустимыми пределами содержания фосфора считаются значения от 0.025 до 0.044%.

Азот и кислород

Это неметаллические примеси, которые понижают механические свойства сплава. Если содержание кислорода больше чем 0.03%, то металл быстрее стареет, падают значения пластичности и вязкости. Азотные добавки увеличивают прочность, но в этом случае предел текучести уменьшается. Увеличенное содержание азота делает сталь ломкой и способствует быстрому старению металлической конструкции.

Поведение легирующих добавок

Для улучшения всех физических показателей стали, в сплав добавляют специальные легирующие элементы. Такими добавками могут быть вольфрам, молибден, никель, хром, титан и ванадий. Совместное добавление в необходимых пропорциях, дает самые приемлемые результаты.

Усталость стали

Второе название — предел выносливости. Его обозначают буквой R. Это аналогичный показатель, то есть он определяет, какая сила может воздействовать на элемент, но не в единичном случае, а в цикле. То есть на подопытный эталон циклично, раз за разом действуют определенные давления. Среднее количество повторений — 10 в седьмой степени. Именно столько раз металл должен без деформаций и потери своих характеристик выдержать воздействие.

Если проводить эмпирические испытания, то потребуется множество времени — нужно проверить все значения силы, прикладывая ее по множеству циклов. Поэтому обычно коэффициент рассчитывается математически.

Как производится испытание на прочность

Изначально особенных мероприятий не было. Люди брали предмет, использовали его, а как только он ломался, анализировали поломку и снижали нагрузку на аналогичное изделие. Теперь процедура гораздо сложнее, однако, до настоящего времени самый объективный способ узнать ПП – эмпирический путь, то есть опыты и эксперименты.

Все испытания проходят в специальных условиях с большим количеством точной техники, которая фиксирует состояние, характеристики подопытного материала. Обычно он закреплен и испытывает различные воздействия – растяжение, сжатие. Их оказывают инструменты с высокой точностью – отмечается каждая тысячная ньютона из прикладываемой силы. Одновременно с этим фиксируется каждая деформация, когда она происходит. Еще один метод не лабораторный, а вычислительный. Но обычно математический анализ используется вместе с испытаниями.

Определение термина

Образец растягивается на испытательной машине. При этом сначала он удлиняется в размере, а поперечное сечение становится уже, а затем образуется шейка – место, где самый тонкий диаметр, именно здесь заготовка разорвется. Это актуально для вязких сплавов, в то время как хрупкие, к ним относится чугун и твердая сталь, растягиваются совсем незначительно без образования шейки. Подробнее посмотрим на видео:

Легирующие добавки в составе сплавов

Это вещества, намеренно добавляемые в расплав для улучшения свойств сплава и доведения его параметров до требуемых. Одни из них добавляются в больших количествах (более процента), другие — в очень малых. Наиболее часто применяю следующие легирующие добавки:

  • Хром. Применяется для повышения прокаливаемости и твердости. Доля – 0,8-0,2%.
  • Бор. Улучшает хладноломкость и радиационную стойкость. Доля – 0,003%.
  • Титан. Добавляется для улучшения структуры Cr-Mn сплавов. Доля – 0,1%.
  • Молибден. Повышает прочностные характеристики и коррозионную стойкость, снижает хрупкость. Доля – 0,15-0,45%.
  • Ванадий. Улучшает прочностные параметры и упругость. Доля – 0,1-0,3%.
  • Никель. Способствует росту прочностных характеристик и прокаливаемости, однако при этом ведет к увеличению хрупкости. Этот эффект компенсируют одновременным добавлением молибдена.

Металлурги используют и более сложные комбинации легирующих добавок, добиваясь получения уникальных сочетаний физико-механических свойств стали. Стоимость таких марок в несколько раз (а то и десятков раз) превышает стоимость обычных низкоуглеродистых сталей. Применяются они для особо ответственных конструкций и узлов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Построение диаграммы деформирования при сжатии связано с рядом трудностей.

Первая из них состоит в том, что при сжатии стержня может наступить потеря устойчивости (искривление оси стержня). Проблема устойчивости стержней будет изучаться в дальнейшем, а сейчас отметим, что для устранения потери устойчивости надо применять образцы с малым отношением . Однако по мере уменьшения этого отношения возрастает влияние на результаты опытов сил трения, возникающих между опорными поверхностями.

На рис. 4.4, а показаны образцы для испытаний на сжатие. Наиболее простой способ — передача усилия через плоские торцы. Образец должен быть обработан достаточно точно, с тем чтобы получить равномерное распределение напряжений сжатия по торцам. Для уменьшения влияния сил трения торцы смазываются консистентными смазками (вазелином, парафином и т. п.). Другой способ компенсации сил трения состоит в применении полбгих конических поверхностей на торцах (рис. 4.4, б).

Для проведения последовательных испытаний на растяжение и сжатие используются трубчатые образцы (рис. 4.4, в), причем усилие на тело образца передается с помощью резьбы.

Рис. 4.4. Образцы материалов для испытания на сжатие

Основная область применения испытаний на сжатие — исследование прочности и деформации хрупких материалов, так как они используются в первую очередь для элементов конструкций, работающих на сжатие. Испытание на сжатие широко применяется для исследования строительных материалов (бетона, кирпича, камня и т. п.). В качестве образцов обычно применяют кубики размером ребра 30—40 мм.

Для хрупких материалов разрушение происходит при деформации всего несколько процентов, и основное значение имеет предел прочности на сжатие. На рис. 4.5 приведены два типа разрушения строительных материалов при сжатии. В нервом случае (рис. 4.5, а) (на торцах образца действуют силы трения) разрушение связано с действием касательных напряжений. Во втором случае (рис. 4.5, б) (силы трения по торцам малы) образуются продольные трещины, вызываемые деформацией растяжения в поперечном направлении. Следует отметить, что для хрупких материалов прочность на сжатие во много раз больше прочности на растяжение.

Рис. 4.5. Разрушение хрупких строительных материалов при сжатии: а — торцы образца не смазаны; б — торцы смазаны парафином

При испытании на сжатие пластичных материалов происходит увеличение поперечных сечений («расплющивание») образца (рис. 4.6). Четко определяется предел текучести, который для большинства пластичных конструкционных материалов оказывается таким же, как и при растяжении. Последнее объясняется тем, что ответственными за появление пластических деформаций являются касательные напряжения, которые при действии растягивающих и сжимающих усилий различаются только знаком.

Рис. 4.6. Расплющивание пластичных материалов при сжатии

Предел прочности при сжатии пластичных материалов при одноосном сжатии не выявляется. При всестороннем сжатии материалы выдерживают очень высокие давления, причем обычно хрупкие материалы (мрамор и др.) становятся пластичными.

Можно считать, что пластичные материалы выдерживают очень большие сжимающие напряжения, а разрушение может наступить в результате наличия в наклонных площадках – касательных напряжений.

Предел прочности

ПП – будем использовать это сокращение, а также можно говорить об официальном сочетании «временное сопротивление» – это максимальная механическая сила, которая может быть применена к объекту до начала его разрушения. В данном случае мы не говорим о химическом воздействии, но подразумеваем, что нагревание, неблагоприятные климатические условия, определенная среда могут либо улучшать свойства металла (а также дерева, пластмассы), либо ухудшать.

Ни один инженер не использует при проектировании крайние значения, потому что необходимо оставить допустимую погрешность – на окружающие факторы, на длительность эксплуатации. Рассказали, что называется пределом прочности, теперь перейдем к особенностям определения.

https://youtube.com/watch?v=0yBKrnrAUiE

Временное сопротивление и усталость

Между ПП и временным сопротивлением различным нагрузкам есть прямая связь. Второй показатель в документации и технической литературе обозначают символом Т. Он показывает, сколько длится деформация образца, когда на него воздействует постоянная нагрузка. Когда временное сопротивление прекращается, кристаллическая решётка вещества перестраивается. Это характерно для твёрдых материалов. В результате вещество становится более прочным, чем было до этого. Это явление называется самоупрочнением.

Ещё одна важная характеристика — усталость металла. Говоря о стали, применяют выражение «предел выносливости». Для обозначения используют символ R. Эта характеристика показывает, воздействие какой силы материал может переносить постоянно, а не разово. Во время эксперимента на образец оказывают давление заданной силы. Число воздействий составляет 107. За время испытаний материал не должен деформироваться или утратить исходные характеристики.

На проведение таких экспериментов уходит много времени, поэтому их проводят не всегда. Часто обходятся математическими вычислениями, рассчитывая все важные коэффициенты.

Пределом пропорциональности называют максимальную нагрузку, при которой сохраняется соотношение, определяемое законом Гука. Согласно ему, тело деформируется прямо пропорционально величине оказываемого на него воздействия. Каждый материал обладает определённой степенью упругости. Она может быть классической и абсолютной. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Пример первого типа — пружина: пока на неё воздействуют, она сжимается, а когда нажатие прекращается, расправляется.

Политика cookie

Выбор режущего инструмента согласно значениям предела прочности стали H/мм2

Для правильного подбора режущего инструмента (кольцевой фрезы, конусной зенковки, корончатого или ступенчатого сверла), ознакомитесь со значением «Предел кратковременной прочности» в разделе таблицы «Механические свойства» для вашего материала (Примечание: Далее в тексте — предел прочности).

Эта информация находиться в свободном доступе, достаточно ввести в поисковике название или марку вашей стали.

Предел прочности — это максимальное механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала, подвергаемого деформации (в данном случае лезвийной обработки при помощи режущего инструмента).

Предел прочности при растяжении обозначается в таблице механических свойств, буквами σв(МПа) и измеряется в килограммах силы на квадратный сантиметр (кгс/см2), а также указывается в мега Паскалях (МПа). В нормативной документации и стандартах обозначен термином «временное сопротивление».

σв — временное сопротивление разрыву (предел кратковременной прочности), Мпа. 1 МПа = 1 Н/мм²

Предел прочности стали зависит от марки и изменяется в пределах от 300 Н/мм2 у обычной низкоуглеродистой конструкционной стали до 900 и выше Н/мм2 у специальных и высоколегированных марок.

Режущий инструмент выполненный из специальной высоколегированной быстрорежущей стали HSS-XE от производителя Karnasch (Германия), предназначен для сверления и обработки отверстий в сталях обычного и повышенного качества прочностью до 900 H/мм2.

Дополнительно, режущий инструмент усилен упрочняющим покрытием Gold Tech которое эффективно способствует повышенной износостойкости металлообрабатывающего инструмента.

Для сверления и обработки отверстий в прочных сталях и сталях высокого качества, рекомендуется использовать режущий инструмент, оснащенный твердосплавными напайками, выполненными из карбид вольфрама или инструментов выполненным целиком из специальной порошковой стали с возможностью обрабатывать материалы с прочностью до 1400 Н/мм2.

В таблице, представленной ниже, вы сможете ознакомится с некоторыми видами сталей и их значениями предела прочности. Стали разделены на группы прочности.

Например, для сверления обычной конструкционной стали С235 с пределом прочности до

360 Н/мм2 вполне подойдет кольцевая фреза, изготовленная из высоколегированной, специальной стали HSS XE с возможностью сверления материалов, прочностью до 900 Н/мм2 .

Или для зенковки закладных пластин, изготовленных из стали С390 подойдет конический зенкер из высоколегированной стали HSS XE с упрочняющим покрытием для повышения износостойкости к материалам с пределом прочности до 900 Н/мм2.

Так же вы сможете рассверлить или высверлить отверстие в мостовой стали 15ХСНД используя кольцевую фрезу из быстрорежущей высоколегированной стали HSS XE с TIN или BlueTek покрытием. Но даже с правильно подобранными оборотами и подачей, этих отверстий будет выполнено меньше чем при использовании инструмента с твердосплавными режущими пластинами, специально предназначенного для обработки прочных, качественных сталей с прочностью до 1400 Н/мм2.

И конечно для обработки нержавеющих сталей прочностью более 510 H/мм2, предпочтительней использовать режущий инструмент, (корончатые сверла или конусные зенкеры), с сменными твердосплавными пластинами. Metallrent.ru

Для обработки отверстий в износостойких сталях специального назначения используется режущий инструмент, специально предназначенный для этого. Производитель Karnasch (Германия), выпускает корончатые сверла, специально спроектированные для сверления таких крепких материалов как Hardox или железнодорожных рельс с наименованием Hardox-Line или Rail-Line.

Самым крепким инструментом, имеющимся у производителя, считаются цельные корончатые и спиральные сверла, выполненные из специальной порошковой стали. Прочность материалов для которых они предназначены имеет значение 1400 Н/мм2 или до 65 HRC.

Что такое растяжение-сжатие

Прежде всего нужно сказать, что растяжение-сжатие — это такой вид деформации (относительного изменения размеров), при котором одно плоское сечение относительно другого удаляется параллельно исходному положению.

Пример деформации растяжения-сжатия. Схема приложения

Все это звучит сложно, но посмотрите видео и Вы все поймете!

Метод сечений в решении задач на растяжение-сжатие

Внутренние усилия при растяжении и сжатии. Растяжение-сжатие сопромат.

Load more

В первом видео уроке объясняется сам процес возникновения деформации растяжения-сжатия. Как отличить растяжение от сжатия. Приводится объяснение основного метода расчета задач по сопротивлению материалов — метод сечений.

Здесь рассмотрены задачи для стержня, имеющего сплошное поперечное сечение. На такой стержень может действовать как одна сила, так и несколько.

Растяжение-сжатие в стержневых конструкциях

Сопротивление материалов: Растяжение-сжатие в стержневых конструкциях, способ определения, Сопромат.

Load more

Во втором видео уроке приводится решение задачи на растяжение-сжатие для системы стержневых конструкций. Приведены методика и план решения задачи по сопротивлению материалов на тему растяжение-сжатие.

Так же из этого видеоурока станет что такое сумма моментов и как брать сумму моментов для того, чтобы найти нужное усилие или реакцию. Я это делаю по своей методике и обычно мои студенты довольны после объяснения.

Учет собственного веса в задачах на растяжение-сжатие

Растяжение и сжатие с учетом собственного веса. Сопротивление материалов.

Load more

Третья задача на растяжение-сжатие стержней с учетом собственного веса. Приведен пример решения задачи и доступно рассказывается как нужно учитывать собственный вес конструкции при расчете на растяжение-сжатие.

Растяжение-сжатие с учетом собственного веса в стержнях с двумя участками

Эпюра продольных сил. Как построить эпюру продольных сил при растяжении-сжатии

Load more

Задача на растяжение сжатие, более сложный случай. В этой задаче стержень состоит из нескольких участков. Здесь необходимо учитывать собственный вес — для стержня, испытывающего деформацию растяжения или сжатия, который состоит из нескольких участков. Здесь же приводится методика построения эпюр внутренних усилий при этих видах деформации.

Удлинение стержня при деформации растяжения-сжатия

Удлинение стержня при растяжении сжатии. Расчет стержня на жесткость

Load more

Приведен пример расчета на растяжение-сжатие когда нужно определить удлинение стержня. Удлинение (при растяжении) или укорочение (при сжатии) — это изменение размеров стержня вдоль оси приложения продольной нагрузки. Об этом в пятом видео уроке.

Определение удлинения стержня с учетом собственного веса при растяжении-сжатии

Учет собственного веса при определении удлинения стержня с двумя участками. Сопромат.

Load more

Определение изменения длины стержня с учетом собственного веса. Особенности формулы для определения удлинения (изменения длины) при растяжении-сжатии с учетом собственного веса.

Итак на этой странице приведены видеоуроки на основные темы в растяжении-сжатии. Планируется запись еще темы в которой будут рассматриваться статически неопределимые задачи на растяжение-сжатие.

Конечно это не все задачи, которые может понадобиться решить реальному инженеру, как инженеру-механику, так и инженеру-строителю. Встречаются разные случаи, когда нужно применять сообразительность.

Диаграммы напряжений

На сегодняшний день существует несколько методик испытания образцов материалов. При этом одним из самых простых и показательных являются испытания на растяжение (на разрыв), позволяющие определить предел пропорциональности, предел текучести, модуль упругости и другие важные характеристики материала. Так как важнейшей характеристикой напряженного состояния материала является деформация, то определение значения деформации при известных размерах образца и действующих на образец нагрузок позволяет установить вышеуказанные характеристики материала.

Тут может возникнуть вопрос: почему нельзя просто определить сопротивление материала? Дело в том, что абсолютно упругие материалы, разрушающиеся только после преодоления некоторого предела — сопротивления, существуют только в теории. В реальности большинство материалов обладают как упругими так и пластическими свойствами, что это за свойства, рассмотрим ниже на примере металлов.

Испытания металлов на растяжение проводятся согласно ГОСТ 1497-84. Для этого используются стандартные образцы. Методика испытаний выглядит приблизительно так: к образцу прикладывается статическая нагрузка, определяется абсолютное удлинение образца Δl, затем нагрузка увеличивается на некоторое шаговое значение и снова определяется абсолютное удлинение образца и так далее. На основании полученных данных строится график зависимости удлинений от нагрузки. Этот график называется диаграммой напряжений.

Рисунок 318.1. Диаграмма напряжений для стального образца.

На данной диаграмме мы видим 5 характерных точек:

Предел пропорциональности Рп (точка А)

Нормальные напряжения в поперечном сечении образца при достижении предела пропорциональности будут равны:

σп = Рп/Fo (318.2.1)

Предел пропорциональности ограничивает участок упругих деформаций на диаграмме. На этом участке деформации прямо пропорциональны напряжениям, что выражается законом Гука:

Рп = kΔl (318.2.2)

где k — коэффициент жесткости:

k = EF/l (318.2.3)

где l — длина образца, F — площадь сечения, Е — модуль Юнга.

Влияние температуры на изменение механических свойств материалов

Твердое состояние — не единственное агрегатное состояние вещества. Твердые тела существуют только в определенном интервале температур и давлений. Повышение температуры приводит к фазовому переходу из твердого состояния в жидкое, а сам процесс перехода называется плавлением. Температуры плавления, как и другие физические характеристики материалов, зависят от множества факторов и также определяются опытным путем.

Таблица 318.6. Температуры плавления некоторых веществ

Примечание: В таблице приведены температуры плавления при атмосферном давлении (кроме гелия).

Упругие и прочностные характеристики материалов, приведенные в таблицах 318.1-318.5, определяются как правило при температуре +20оС. ГОСТом 25.503-97 допускается проводить испытания металлических образцов в диапазоне температур от +10 до +35оС.

При изменении температуры изменяется потенциальная энергия тела, а значит, изменяется и значение внутренних сил взаимодействия. Поэтому механические свойства материалов зависят не только от абсолютной величины температуры, но и от продолжительности ее действия. Для большинства материалов при нагреве прочностные характеристики (σп, σт и σв) уменьшаются, при этом пластичность материала увеличивается. При снижении температуры прочностные характеристики увеличиваются, но при этом повышается хрупкость. При нагреве уменьшается модуль Юнга Е, а коэффициент Пуассона увеличивается. При снижении температуры происходит обратный процесс.

Рисунок 318.6. Влияние температуры на механические характеристики углеродистой стали.

При нагревании цветных металлов и сплавов из них прочность их сразу падает и при температуре, близкой к 600° С, практически теряется. Исключение составляет алюмотермический хром, предел прочности которого с увеличением температуры увеличивается и при температуре равной 1100° С достигает максимума σв1100 = 2σв20.

Характеристики пластичности меди, медных сплавов и магния с ростом температуры уменьшаются, а алюминия — увеличиваются. При нагреве пластмасс и резины их предел прочности резко снижается, а при охлаждении эти материалы становятся очень хрупкими.

Предел прочности при сжатии мпа. Классы и марки бетона. Сводная таблица (В-М-С).

[REQ_ERR: OPERATION_TIMEDOUT] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

После этого образцы измеряют штангенциркулем, устанавливают в центре опорной плиты пресса рис. Нагрузку на образец при испытании увеличивают непрерывно и постоянно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20—60 с после начала испытаний.

Прочность при сжатии

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.

Предел прочности металла

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.

Выполнение работы. Прочность раствора определяют путем испытания на сжатие образцов-кубов размерами 70,7×70,7×70,7 мм в возрасте 28 суток или другом возрасте, установленном в стандарте либо технических условиях на раствор данного вида.

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. Эти значения взяты из государственных стандартов и являются рекомендуемыми требуемыми.

Реальные значения предела прочности сталей, равно как и чугунов, а также других металлических сплавов зависят от множества факторов и должны определяться при необходимости в каждом конкретном случае. Для тех же сталей после закалки и отпуска регламентируемые категории прочности КТКТ40, значения временного сопротивления уже не менее МПа. Для конструкционных углеродистых качественных сталей ГОСТ , прокат размером до 80 мм, после нормализации : Предел прочности стали 10 : сталь 10 имеет предел кратковременной прочности МПа.

Предел прочности стали 20 : сталь 20 имеет предел кратковременной прочности МПа. Предел прочности стали 45 : сталь 45 имеет предел кратковременной прочности МПа.

Форма поиска

Предел прочности чугуна Метод определения предела прочности чугуна регламентируется стандартом ГОСТ Отливки из чугуна. Испытания на растяжение, определение временного сопротивления.

Например, класс бетона В50 означает, что данный бетон в 95 случаев из выдержит давление на сжатие до 50 МПа. Обозначается “Bt” и соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 и принимается в пределах от Bt 0,4 до Bt 6. Наряду с классом прочность бетона также задается маркой и обозначается латинской буквой “М”. Обозначается буквой “С”.

Предел прочности серого чугуна. Превышение минимального значения предела прочности серого чугуна допускается не более, чем на МПа, если иное не оговорено отдельно. Предел прочности высокопрочного чугуна.

Маркировка высокопрочного чугуна также включает в себя цифры, обозначающие временное сопротивление при растяжении чугуна предел прочности , ГОСТ Из вышеизложенного видно, что чугун с шаровидным графитом может успешно конкурировать со сталью.

Подготовлено: Корниенко А. ИЦМ Лит. Металлургия и материаловедение.

Вопрос о качестве и прочности бетона неизменно возникает в процессе его выбора и покупки. По мере развития технологий создавался весьма обширный ассортимент марок этого строительного материала. Каждый вид бетона предназначен под конкретные условия его использования. Есть более универсальные растворы или для специальных задач. Определяющим показателем при покупке бетонной смеси являются условия и задачи ее использования.

Иванов В. Словарь-справочник по литейному производству.

Исследовательский центр Модификатор

Зависит от свойств самого материала и окружающей его среды. Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения, значительного снижения прочности и потери массы.

Морозостойкость является показателем качества, определяющим длительность их службы при эксплуатации в естественных условиях. Термостойкость — способность материала противостоять резким повторным температурным колебаниям без признаков разрушения.

Испытание бетона на прочность

Она определяет области возможного применения керамических изделий. Химическая стойкость — способность материала не разрушаться под влиянием агрессивных сред. Различают два вида химической стойкости керамики: кислото- и щелочестойкость.

Эстетические свойства характеризуются блеском глазури, белизной, просвечиваемостью, формой, чистотой красок, качеством декора.

Испытание материалов на сжатие

Испытание на сжатие образцов из различных материалов: стали, чугуна, бетона со смазкой торцов и без и древесины вдоль и поперек волокон.

Лабораторная работа № 2.

Цель работы – изучить поведение различных материалов и определить их механические характеристики при статическом сжатии.

Основные сведения

Испытания материалов на сжатие проводят на специальных прессах или универсальных испытательных машинах по специальным методикам: для стали и чугуна используется ГОСТ 25.503-80, бетона — ГОСТ 10.180-90, древесины поперек волокон ГОСТ 16483.11-72, древесины вдоль волокон ГОСТ 16483.10-73.

Параметры образцов, видео и результаты испытаний на сжатие:

Образцы материалов для испытания на сжатие изготовляются в виде цилиндров высотой h и диаметром d . Для чугуна, например, рекомендуется диаметр от 10 до 25 мм. Отношение h/d должно быть в пределах от 1 до 2. При значении h/d >2 сказывается влияние продольного изгиба. При значении h/d<1 в большей степени сказывается влияние сил трения, возникающих между торцами образца и опорными плитами машины.


Другие видео

Силы трения тормозят развитие деформации у торцов образца, чем и объясняется его бочкообразная форма в результате испытаний. Одним из способов уменьшения сил трения является смазывание торцов образца графитом, графитовой смазкой или парафином.

Образцы из искусственного камня (цементного или иного раствора) изготавливаются в виде кубиков или цилиндров.

Деревянные образцы изготавливают в виде прямоугольной призмы с основанием 20 х 20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм или кубиков со стороной 20 мм и более.

Пластичные материалы (мягкая сталь, медь и др.) одинаково хорошо работают на растяжение и сжатие, поэтому испытание на сжатие является дополнением к испытанию этих материалов на растяжение.

Для пластичных материалов модуль упругости Е, предел упругости и предел текучести при сжатии примерно те же, что и при растяжении. При сжатии пластичных материалов сила постоянно возрастает (кривая I рис. 2.1), при этом величину напряжений, соответствующих разрушающей силе, определить невозможно, так как образец не разрушается, а превращается в диск (рис. 2.2,а).

Характеристики, аналогичные относительному удлинению и относительному сужению при разрыве, при испытании на сжатие также получить невозможно.

Испытанию на сжатие подвергают главным образом хрупкие материалы, которые, как правило, лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению, и применяются для изготовления элементов, работающих на сжатие. Для их расчета на прочность необходимо знать характеристики материалов, получаемые при испытании на сжатие.

На рис. 2.1 кривая 2 показывает диаграмму сжатия чугуна, из которой видно, что закон Гука выполняется лишь приближенно в начальной стадии нагружения.

Верхняя точка диаграммы соответствует разрушающей нагрузке Fmax, определив которую, вычисляют предел прочности материала на сжатие σспч=Fmax/A

Рис. 2.1. Диаграммы сжатия:

1 – малоуглеродистой стали; 2 – чугуна; 3 – бетона;

4 – сосны вдоль волокон; 5 – сосны поперек волокон

Разрушение чугунного образца происходит внезапно при незначительных остаточных деформациях. Разрушению предшествует образование трещин, расположенных приблизительно под углом 45° к образующим боковой поверхности образца, т.е. по линиям действия максимальных касательных напряжений (рис. 2.2,б).

Характер разрушения образцов из бетона (цементного раствора, камня) показан на рис. 2.2,в – при наличии сил трения между плитами машины и торцами образца. Разрушение происходит путем выкрашивания материала у боковых поверхностей в средней части образца. Трещины образуются под углом 45° к линии действия нагрузки.


Другие видео

При снижении сил трения за счет нанесения слоя парафина на опорные поверхности образца разрушение происходит в виде продольных трещин, материал расслаивается по линиям, параллельным действию сжимающей силы, и сопротивление материала уменьшается (рис. 2.2, г).

Диаграмма сжатия бетона показана на рис. 2.1, кривая 3. Из диаграммы видно, что рост нагрузки сопровождается упругими деформациями вплоть до разрушения, что вообще характерно для хрупких материалов.

Рис 2.2. Вид образцов из различных материалов до и после испытания на сжатие:
а – малоуглеродистая сталь; б – чугун;
в – цементный раствор без смазки торцов;
г – цементный раствор со смазкой торцов;
д – дерево вдоль волокон;
е – дерево поперек волокон

Особым своеобразием отличается сопротивление сжатию древесины как материала анизотропного и обладающего волокнистой структурой. При сжатии, как и при растяжении, древесина обладает различной прочностью в зависимости от направления сжимавшей силы по отношению к направлению волокон.

Видео сжатия древесины вдоль волокон

Сжатие древесины поперек волокон

На рис. 2.1 изображены диаграммы сжатия образцов из древесины одной породы. Кривая 4 иллюстрирует сжатие образца вдоль волокон, а кривая 5 — поперек волокон. При сжатии вдоль волокон древесина значительно (в 8-10 раз) прочнее, чем при сжатии поперек волокон.

При сжатии вдоль волокон образец разрушается вследствие сдвига одной части относительно другой (рис. 2.2, д), а при сжатии поперек волокон древесина склонна к прессованию и не всегда удается определить момент начала разрушения (рис. 2.2, е).

Порядок выполнения и обработка результатов

Предложенные для испытания образцы замеряют и, поочередно устанавливая их между опорными плитами машины УММ-20, подвергают статическим нагружениям, в процессе которых на диаграммном аппарате производится запись диаграмм сжатия соответствующих материалов. По контрольной стрелке шкалы силоизмерителя фиксируются максимальные нагрузки для каждого из образцов.

По полученным диаграммам сжатия определяют максимальную нагрузку сжатия стального образца и разрушающие нагрузки для других образцов, корректируя их значения с показателями стрелки силоизмерителя, записывают показания в журнал испытаний. Далее определяют характерные значения напряжений и производят записи в журнал испытаний.

Необходимо сделать зарисовку разрушенных образцов и описать характер их разрушения. Дать сравнительную характеристику работы испытанных материалов.

Контрольные вопросы

  1. Какой вид имеет диаграмма сжатия стали? В чем отличие этой диаграммы от диаграммы растяжения?
  2. Какие механические характеристики можно определить по диаграмме сжатия стали?
  3. Каков вид диаграммы сжатия чугуна, бетона? Каков характер разрушения образцов из этих материалов?
  4. Какие механические характеристики определяют для хрупких материалов при их испытании на сжатие?
  5. Какой вид имеет диаграмма сжатия дерева вдоль волокон и какие механические характеристики можно определить по ней?
  6. Как разрушается дерево при сжатии вдоль и поперек волокон? В каком направлений дерево обладает лучшими механическими свойствами?
  7. Какие характеристики материала можно получить при испытании на сжатие малоуглеродистой стали, чугуна, бетона, дерева?
  8. Почему образцы из малоуглеродистой стали и из чугуна при сжатии приобретают бочкообразную форму? Почему это явление не наблюдается у бетонных образцов?

Определение модуля упругости I рода для стали >
Примеры решения задач >

Из дерева научились делать сталь | Статьи

Дерево, имеющее прочность стали, — именно такой материал разработал воронежский ученый, профессор кафедры древесиноведения Воронежской лесотехнической академии Владимир Шамаев. Уникальный материал профессор назвал древсталь и уже запатентовал свое изобретение. По его словам, из древстали можно делать любые металлические части автомобилей. Срок службы деревянного шарикоподшипника, к примеру, в 2—3 раза больше, чем металлического.  

За модификацию дерева ученых побудил взяться острейший дефицит твердых пород древесины. Дуба, ясеня и бука практически не осталось. Зато в наших лесах много березы, ольхи, ивы, других деревьев — так называемой мягкой породы, которые гниют в течение полугода, если их срубить. Они “выжили” как раз потому, что мягкая древесина в производстве и строительстве практически непригодна.

Вопросом, как использовать невостребованные богатства, озадачились еще в советские времена. Но только сейчас ученым удалось добиться результата. Ученые утверждают: чтобы улучшить строение материала с точки зрения прочности, нужно не разрушать волокна, а сблизить. Так, если спрессовать осину, получается дуб. “Если спрессовать в два раза клен, ясень, граб, бук, получается то, что назвали древсталь — древесина с прочностью стали”, — говорит профессор Владимир Шамаев. Он получил из мягкой породы древесины материал, по прочностным свойствам являющийся заменителем дуба.

— Мы сжимаем древесину мягкой породы примерно в два раза и одновременно пропитываем водным раствором карбамида (старое название “мочевина, удобрение”), — говорит Шамаев. — Материал получается не горючий и не гниющий. Поэтому, например, стол из такой модифицированной древесины во время пожара будет только тлеть. Это может повлиять на безопасность находящихся в помещении — пожар не будет распространяться с такой скоростью, как обычно. И у людей будет время покинуть помещение и остаться в живых.

Использовать древсталь можно для изготовления деталей для автомобилей, например подшипников. По прочности сжатия, растяжению, твердости и некоторым другим прочностным характеристикам древсталь превосходит сталь-3, из которой делают 90% стальных изделий, в том числе рельсы. Для сравнения: прочность на сжатие у древстали 230 мегапаскалей, у стали-3 – 220 мегапаскалей, у древстали твердость – 35 единиц, у стали-3 – 30 единиц. Поэтому рельсы из модифицированной древесины будут прочнее стальных. Правда, сложность в том, что в природе найти дерево больше метра длиной без сучков и изъянов невозможно. Из метровых кусочков делать рельсы неудобно — нет технологии, чтобы сваривать дерево.

— Но и здесь есть у нас наработки, которые могут перевернуть многие привычные представления, — утверждает Владимир Шамаев. Сейчас воронежские ученые работают над тем, чтобы древсталь достигла прочностных характеристик стали-45, которая превосходит сталь-3.

Особенности испытания подшипниковой стали Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 620.1:669.14

И.В. Гулина1, О.В. Седов1, Н.О. Яковлев1, А.В. Гриневич1 ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-76-83

В статье затронута проблема оценки прочностных характеристик подшипниковой стали для определения ее работоспособности в элементах подшипника. Поскольку большинство характеристик работоспособности материала в подшипнике коррелируют с пределом прочности материала, то испытания на растяжение были приняты как базовые. Однако стандартные образцы оказались неприемлемыми для оценки прочности подшипниковой стали. Разрушение образцов происходило в галтелях, являющихся концентраторами напряжений. Доработка изготовленных образцов с формированием корсетной рабочей части позволила определить предел прочности подшипниковой стали. При испытаниях на квазистатическое растяжение подшипниковой стали установлен двухстадийный характер разрушения образца, когда при статическом разрушении формируется волна растяжения, приводящая к отколу.

Ключевые слова: подшипниковая сталь, прочность при растяжении, волновое разрушение, откол, отрыв, концентратор напряжения, хрупкость.

I.V. Gulina1, O.V. Sedov1, N.O. Yakovlev1, A.V. Grinevich2

FEATURES OF THE TESTED BEARING STEEL

The work deals with the problem of assessing the strength characteristics of bearing steel to determine its performance in the bearing elements.Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials» State Research Center of the Russian Federation]; e-mail: [email protected]

Введение

Разработка материала для подшипников, эксплуатирующихся при предельных уровнях нагрузки, является одной из актуальных задач авиационного материаловедения [1, 2]. Повышение нагрузок на агрегаты газотурбинных двигателей нового поколения диктует ужесточение требований к прочностным характеристикам материалов, используемых в наиболее ответственных деталях двигателя – подшипниках [3].

Материал в составных элементах подшипника (кольцах, шариках и роликах) работает в крайне сложных условиях нагружения [4]. Минимальная зона соприкосновения

кольца и шарика, необходимая для обеспечения эффективной работы подшипника качения, приводит к высоким контактным напряжениям. Локальность контактных напряжений может привести к смятию рабочих поверхностей кольца и тел качения с последующим разрушением элементов подшипника. Контактные нагрузки наряду со статическим нагружением носят в основном переменный характер, на который в ряде случаев накладываются динамические и вибрационные воздействия. Реализация качения, тем не менее, сопровождается проскальзыванием катящихся шариков и роликов по кольцам, что приводит к трению между элементами подшипника и, как следствие, к их истиранию. Специфика работы материала в подшипнике диктует необходимость создания материала с особыми свойствами и структурой, включая и требования эксплуатации при повышенных температурах [5-7].

Для обеспечения высокой работоспособности элементов подшипника, к применяемому в нем материалу предъявляются базовые требования, которым он должен соответствовать – высокие прочность, упругость, сопротивление истиранию и контактной усталости. Реализация предельных показателей работоспособности материалов возможна только на основе современных достижений в области металлургии и металловедения [8-10]. Несмотря на то что определяющим критерием оценки материала является его эксплуатационная надежность при работе непосредственно в подшипнике, разработка композиции и режимов термической обработки опирается на стандартные механические испытания.

Отдельные характеристики работоспособности элементов подшипника определяются при общепринятых испытаниях на растяжение. Предел прочности при растяжении характеризует как статическую прочность шарика при сжатии, так и его контактную прочность. Высокая упругость элементов подшипника обеспечивается при приближении предела текучести материала к пределу прочности. Очевидно, что при этом пластичность материала становится крайне незначительной и материал будет склонен к хрупкому разрушению. Высокое сопротивление истиранию хорошо коррелируется с высокой твердостью, которая также обеспечивает и высокое сопротивление смятию. Высокая твердость в свою очередь коррелирует с высокой прочностью при растяжении. Следовательно, разработка стали для подшипников ориентирована на достижение максимальных твердости и прочности, критериальной характеристикой которых может явиться предел прочности при растяжении. Предел прочности является основной расчетной характеристикой для конструкционных материалов [11]. Именно данная характеристика прочности явилась базовой при разработке стали для подшипников.

Материалы и методы

Методика и объект испытаний

В качестве объекта испытаний выбрана одна из опытных плавок подшипниковых сталей, работы по которым отражены в статье [12]. Данные стали предназначены для применения в элементах высоконагруженного подшипника. Корректная оценка прочностных характеристик подшипниковых сталей представляется достаточно сложной задачей в связи с их исключительной хрупкостью. На хрупкость подшипниковых сталей указывают практически нулевые показатели характеристик пластичности -относительного удлинения и относительного сужения после разрыва.

Изначально предполагалась оценка прочностных показателей на стандартных образцах, используемых при испытаниях высокопрочной стали с уровнем прочности порядка 2000 МПа [13]. Эскизы образцов представлены на рис. 1.

Рис. 1. Исходные эскизы образцов для испытаний на растяжение при длине рабочей части 25 мм с диаметром резьбы М10 (а) и М14 (б), а также с длиной рабочей части 40 мм (М14) (в)

Геометрическая форма образцов отличается длиной рабочей части, а также диаметром резьбы в зоне захвата. В связи с высокой чувствительностью подшипниковых сталей к концентраторам напряжений необходимо использовать захватную часть образца с резьбой М14. Наряду с использованием резьбы М14 опробована и захватная часть с резьбой М10. Длина рабочей части для нескольких образцов увеличена с 25 до 40 мм, что позволило использовать датчик продольной деформации шакгоХ1ет для определения модуля упругости и записи диаграммы деформации.

Определение прочностных характеристик проводили на электромеханической испытательной машине при растяжении со скоростью перемещения траверсы 5 мм/мин (в дальнейшем используем термин «квазистатическое растяжение», который более объективно отражает суть испытаний). Погрешность определения нагрузки на испытательном комплексе составляет 0,5%. Для оценки предела текучести (о0,2) использовали датчик продольной деформации makroXtеns, который отходил от образца при заданном уровне деформации образца. Предел деформации ограничен величиной 0,25%, поскольку хрупкое разрушение образца могло повредить датчик деформации.

Результаты испытаний

Испытывали образцы трех партий, которые отличаются различными режимами термической обработки. Первоначально в рамках первой выборки испытаны единичные образцы от каждой партии. Диаграммы деформации образцов первой выборки представлены на рис. 2.

2500

О 0.5 1 1,5 2 2.5

Деформация. %

Рис. 2. Диаграммы деформации образцов из подшипниковой стали первой выборки с условным номером 1-1 (–), 1-2 (-), 2-1 (-) и 3-1 (-) (см. табл. 1)

Результаты определения прочностных характеристик образцов подшипниковой стали первой выборки представлены в табл. 1.

Таблица 1

Прочностные характеристики образцов подшипниковой стали первой выборки

Условный номер партии Условный номер образца Эскиз образца (см. рис. 1) Диаметр образца, мм Разрушающая нагрузка, Н Напряжение разрушения, МПа Модуль упругости, ГПа

1 1-1 а 5,00 41570 2120 212

1 1-2 б 5,00 45580 2320 212

2 2-1 в 5,00 37730 1920 206

3 3-1 в 4,99 27750 1420 210

Характер разрушения образцов представлен на рис. 3.

Рис. 3. Характер разрушения образцов из подшипниковой стали:

а – образец 1-1 разрушен на две части по галтели; б – образец 1-2 разрушен на три части в рабочей зоне; в – образец 2-1 разрушен на три части по галтелям; г – образец 3-1 разрушен на две части по галтели

Разрушение образца 1-1 произошло по галтели: излом – макрохрупкий; поверхность излома неоднородна, с очагом разрушения в центре образца и развивающимися из него разноплоскостными поверхностями разрушения; имеет место незначительная вогнутость излома в сторону захватной части.

Разрушение образца 1 -2 произошло в его рабочей части, но с образованием двух плоскостей разрушения и образованием промежуточного осколка с разнотолщинно-стью от 0,80 до 1,89 мм. Разнотолщинность образца обусловлена различным характером разрушения его плоскостей. Первая плоскость разрушения, находящаяся в ~18 мм от галтели, имеет излом с двумя очагами разрушения, направленными навстречу друг другу. Очаги разрушения находятся в двух плоскостях, отстоящих одна от другой на 1,02 мм. Излом имеет исключительно гладкую поверхность, за исключением небольшой зоны очагов разрушения. Вторая поверхность разрушения, отстоящая от галтели на ~7 мм, практически перпендикулярна оси образца и характеризуется однородностью излома. При общей однородности излома в нем выделяется большой плоский участок, охватывающий почти половину образца и являющийся инициатором развивающегося разрушения.

Образец 2-1 разрушился по двум галтелям. В зоне одной галтели поверхность разрушения рельефная с выступами и перепадами по высоте, обусловленными раз-ноплоскостностью развития разрушения. При этом поверхность разрушения вогнута в зону галтели. На факт разрушения самой галтели указывает локальное увеличение диаметра рабочей части образца в зоне разрушения на 0,12 мм. Характер разрушения образца 2-1 в противоположной галтели имеет кардинальные отличия. Поверхность разрушения более плоская и располагается в рабочей части образца на границе с галтелью, на что указывает диаметр, замеренный в плоскости второго разрушения. Разрушение во второй галтели – многоочаговое, по-видимому, началось одновременно в нескольких точках, что привело к полному разделению поверхностей.

Образец 3-1 разрушился по галтели, на что указывает замер диаметра в плоскости разрушения с его увеличением на 0,11 мм. Отмечается небольшая вогнутость поверхности разрушения в сторону галтели. На поверхности излома наблюдается плоская «ногтеобразная» зона исходного разрушения, которая, распространяясь веерообразно, привела к разрушению образца.

Исходные испытания показали, что разрушение образцов в основном происходило у галтели – за пределами рабочей зоны, что исключало возможность определения относительного удлинения. Предел прочности, полученный для данного вида разрушения, не отражает реальной прочности материала, поскольку зона галтели является концентратором напряжений. Для хрупких материалов, разрушающихся без значимых пластических деформаций, к которым относятся и подшипниковые стали, наличие концентратора напряжений является критичным. Для геометрической формы образцов, представленных на рис. 1, теоретический коэффициент концентрации напряжений составляет К-1,2 (рис. 1, а и б) и К-1,3 (рис. 1, в) в случае идеального (без надреза) исполнения [14].

Первая серия испытаний показала невозможность определения прочностных характеристик на стандартных образцах, используемых при оценке прочности высокопрочных конструкционных материалов. Хрупкость подшипниковой стали приводит в большинстве случаев к разрушению от концентратора напряжений, поскольку пластичность этой стали не снимает пиковых значений напряжений в локальной зоне концентратора.

Интересен и характер разрушения образцов. Вместо традиционного разрушения образцов из высокопрочной стали на две части и единичной плоскости разрушения, образцы из подшипниковой стали имели две зоны разрушения. Образец 2-1 разрушился на три части, причем зона разрушения приходилась на галтели.

Поскольку принятая геометрическая форма образцов, разработанная для конструкционных сталей (ов<2000 МПа), не обеспечивала корректное определение предела

прочности для сверхпрочной и хрупкой подшипниковой стали, изготовленные образцы доработали. Доработка сводилась к созданию корсетной формы рабочей части образца с уменьшением ее диаметра до 4 мм. Эскиз рабочей части образца представлен на рис. 4. Теоретический коэффициент концентрации напряжений для данной конфигурации рабочей части образца равен К -1,03 [14].

Рис. 4. Форма корсетной части доработанных образцов из подшипниковой стали

Диаграммы «нагрузка-перемещение траверсы» представлены на рис. 5. Результаты испытаний доработанных образцов с корсетной рабочей частью представлены в табл. 2.

0,4 0,6 0,8 1 1,2 Перемещение траверсы, мм

Рис. 5. Диаграммы «нагрузка-перемещение траверсы» для доработанных образцов из подшипниковой стали 1-6 (-), 2-2 (• • • •) и 3-3 (–) (см. табл. 2)

Таблица 2

Напряжение разрушения доработанных образцов с корсетной рабочей частью

Условный номер партии

Условный номер образца

Эскиз образца (см. рис. 1)

Диаметр образца,

Разрушающая нагрузка, Н

Напряжение разрушения, МПа

1-3

4,04

29285

2590

1-4

4,02

32305

2550

1-5

4,01

32680

2590

1-6

4,05

30720

2390

1-7

3,96

31790

2580

2-2

4,03

33600

2610

2-3

3,97

33575

2710

3-2

4,05

29285

2290

3-3

4,01

28355

2270

3-4

3,99

29215

2340

мм

а

а

а

б

б

2

в

2

в

3

в

3

в

3

в

Анализ результатов второй серии испытаний показал правомерность использования корсетной формы образца, поскольку она позволяет корректно определить предел прочности исследуемого материала. Получены достоверные показатели прочности, а именно – предел прочности, что позволяет выбрать оптимальный режим термообработки стали. При использовании образца с корсетной частью приходится отказаться от традиционных прочностных характеристик: условного предела текучести и относительного удлинения после разрыва.

Несмотря на локализацию максимальных напряжений в корсетной зоне образца, его разрушение носит сложный характер, характеризуемый двумя плоскостями разрушения. Если в традиционных образцах двойное разрушение, как правило, имело место в концентраторах напряжений – у галтелей, то в корсетных образцах двойное разрушение приходится на корсетную зону. Плоскости разрушения находятся на расстоянии 0,5-1,5 мм друг от друга. Двойное разрушение в корсетной зоне образца представлено на рис. 6.

Рис. 6. Характер разрушения образца с корсетной рабочей частью

Исследование поверхностей излома образцов с корсетной частью выявило различный характер поверхностей разрушения при разрушении корсетного образца на три части. При этом одна поверхность излома имеет рельефный разноуровневый характер разрушения, различный для большинства образцов, а другая поверхность разрушения имеет плоский характер. Различный характер разрушения образцов, распадающихся на три части, указывает на различный механизм разрушения и его двухстадийный вариант.

Результаты и обсуждение

Двухстадийное разрушение образцов из подшипниковой стали не укладывается в предположение об абсолютном равенстве зон разрушения, идентичность которых приводит к одновременному разрушению этих двух зон. Наиболее правомерным является предположение о волновом характере разрушения.

Общеизвестны случаи явлений «откола» при испытании броневых плит, когда на тыльной стороне плиты образуется «откол» в результате ударного воздействия по внешней стороне плиты [15]. Внешний импульс создает волну сжатия, которая проходит через плиту, не разрушая ее. Однако достигнув тыльной стороны, волна сжатия отражается как волна растяжения. Если напряжение, создаваемое волной растяжения, превосходит сопротивление отрыва для данного материала, то возникает разрушение (расслоение) материала по толщине и, как следствие, «откол» тыльной поверхности плиты. Аналогичную картину можно представить и для случая разрушающегося образца из подшипниковой стали. Статическое разрушение образца приводит к возникновению волны разгрузки. Растянутый образец возвращается в ненагруженное состояние. Волну разгрузки следует рассматривать как волну сжатия. Волна сжатия, отражаясь от свободной поверхности, превращается в волну растяжения, которая приводит к формированию поверхности отрыва. Исследования в области волнового разрушения материалов установили сложный характер волны для материала, обладающего пластичностью. Пластичность конструкционных материалов снимает напряжение раньше, чем произойдет разрушение. Испытания образцов из конструкционных сталей, обладающих даже незначительными пластическими характеристиками, никогда не приводили к двухстадийному разрушению. В хрупких подшипниковых сталях сопротивление отрыву практически совпадает с пределом прочности, что является одной из предпосылок хрупкого «откола».

Заключения

Показана необходимость разработки новой геометрической формы образцов для испытания подшипниковой стали при квазистатическом растяжении, поскольку стандартные образцы, используемые для определения прочностных характеристик высокопрочной стали, неприемлемы.

Для определения предела прочности при квазистатическом растяжении хрупких подшипниковых сталей целесообразно использовать образцы с рабочей частью корсетного типа.

Установлен двухстадийный характер разрушения хрупкой подшипниковой стали на образцах, испытываемых квазистатическим растяжением, при котором после статического разрушения имеет место разрушение волнового характера, характеризующееся отрывом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/20719140-2015-0-1-3-33.

2. Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8-18.

3. Уткин В.М., Никонов А.Г., Прокша Ф.Н. Сравнение норм отечественных и зарубежных нормативных документов на качество шарико- и роликоподшипниковой стали. М.: Черметин-формация, 1975. 56 с.

4. Зайцев А.М., Коросташевский Р.В. Эксплуатация авиационных подшипников качения. М.: Транспорт, 1968. 224 с.

5. Спектор А.Г., Зельбет Б.М., Киселева С.А. Структура и свойства подшипниковых сталей. М.: Металлургия, 1980. 264 с.

6. Коросташевский Р.В., Зайцев А.М. Авиационные подшипники качения. М.: Оборонгиз, 1963. 340 с.

7. Контер Л.Я. Стали для теплостойких подшипников (обзор). М.: НИИНАвтопром, 1978. Сер.: XII. 78 с.

8. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2014. №3. С. 8-13.

9. Крылов С.А., Маркова Е.С., Щербаков А.И., Якушева Н.А. Металлургические особенности выплавки высокопрочной мартенситостареющей стали ВКС-180-ИД // Авиационные материалы и технологии. 2015. №4 (37). С. 14-20. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-14-20.

10. Каблов Е.Н. Ключевая проблема – материалы // Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сб. науч.-информ. материалов. 3-е изд. М.: ВИАМ, 2015. С. 458-464.

11. Гриневич А.В., Лаптев А.Б., Скрипачев С.Ю., Нужный Г.А. Матрица прочностных характеристик для оценки предельных состояний конструкционных металлических материалов // Авиационные материалы и технологии. 2018. №2 (51). С. 67-74. DOI: 10.18577/2071-91402018-0-2-67-74.

12. Громов В.И., Курпякова Н.А., Коробова Е.Н., Седов О.В. Новая теплостойкая сталь для авиационных подшипников // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2019. №2 (74). Ст. 02. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 16.08.2019). DOI: 10.18577/2307-60462019-0-2-17-23.

13. Громов В.И., Вознесенская Н.М., Покровская Н.Г., Тонышева О.А. Высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали ФГУП «ВИАМ» для изделий авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 159-174. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-159-174.

14. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений. М.: Мир, 1977. 302 с.

15. Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф., Грищук Л.Б. Динамика удара. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 296 с.

(PDF) Высокоскоростное деформирование и разрушение стали 09Г2С

84

Вл.Вас. Баландин, Вл.Вл. Баландин, А.М. Брагов, Л.А. Игумнов, А.Ю. Константинов, А.К. Ломунов

мационные и прочностные свойства не зависят от типа испытаний, т.е. диаграммы де

формирования, полученные при сжатии, растяжении и сдвиге при близких скоростях

деформации совпадают друг с другом. На основании полученных данных проведена

идентификация модели Джонсона–Кука с различными скоростными множителями,

отмечено, что максимальное среднее отклонение от экспериментальных диаграмм не

превышает 8.5%. По результатам плосковолновых ударных экспериментов получены

значения пределов текучести и откольной прочности. На основании эксперименталь

ных данных, полученных методом Кольского и плосковолновых экспериментов полу

чена скоростная зависимость прочности в диапазоне скоростей 10

–4

–10

4

с

–1

. Характер

этой зависимости качественно соответствует временным зависимостям прочности,

полученным в работах Н.А. Златина с сотрудниками.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

Райнхарт Дж., Пирсон Дж.

Поведение металлов при импульсных нагрузках. М.: Изд.

иностр. лит., 1958. 296 с.

2.

Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е.

Ударноволновые явления в конденси

рованных средах. М.: “ЯнусК”, 1996. 408 с.

3.

Кольский Г.

Волны напряжения в твердых телах. М.: Изд. иностр. лит., 1955. 192 с.

4.

Кольский Г.

Исследования механических свойств материалов при больших скоростях нагру

жения // Механика. М.: Изд. иностр. лит., 1950. Вып. 4. С. 108–119.

5.

Брагов А.М., Ломунов А.К., Русин Е.Е.

Методика исследования динамических свойств мате

риалов с использованием составных стержней Гопкинсона // Прикладные проблемы проч

ности и пластичности. Алгоритмизация и автоматизация решения задач упругости и пла

стичности: Всесоюз. межвуз. сб. Горьк. унта. 1980. Вып. 16. С. 138–144.

6.

Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П.

Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамиче

ских явлений. М.: Наука, 1966. 686 с.

7.

Barker L.M.

Laser Interferometry in shockwave research // Exper. Mech. 1972. V. 12. № 5.

P. 209–215.

8.

Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е.

Экспериментальные профили ударных

волн в конденсированных веществах. М.: Физматлит, 2008. 245 с.

9.

Barker L.M., Hollenbach R.E.

Laser interferometer for measuring high velocities of any reflecting

surface // J. Appl. Phys. 1972. V. 43. № 11. P. 4669–4675.

10.

Bragov A.M., Lomunov A.K.

Methodological aspects of studying dynamic material properties using

the Kolsky method // Int. J. Impact Engng. 1995. V. 16. № 2. P. 321–330.

11.

Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф.

Динамика удара / Под ред.

С.С. Григоряна

. М.: Мир,

1985. 296 с.

12.

Брагов А.М., Грушевский Г.М., Олонов Л.К.

Установка для исследования механических

свойств твердых тел при ударном нагружении / Заводская лаборатория. 1991. № 7. С. 50–51.

13.

Johnson G.R., Cook W.H.

A Constitutive Model and Data for Metals Subjected to Large Strains,

High Strain Rates and High Temperatures, Proc. 7th Int. Symp. on Ballistics, The Hague, The

Netherlands, 1983.

14.

Johnson G.R., Cook W.H.

Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain

rates, temperatures and pressures // Engng Fract. Mechanics. 1985. V. 21. № 1. P. 31–48.

15.

Huh H., Kang W.J.

Crashworthiness assessment of thinwalled structures with the highstrength

steel sheet // Int. J. Vehicle Design. 2002. V. 30. № 1–2. Р. 1–21.

16.

Allen D.J., Rule W.K., Jones S.E.

Optimizing material strength constants numerically extracted from

Taylor impact data // Exp. Mech. 1997. V. 37. № 3. P. 333–338.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Строительные материалы и технологии

  English
  Украинский
  Русский
Содержание
2.5. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних сил или иных факторов (например, температурных), вызывающих в нем внутренние напряжения сжатия, растяжения или сдвига. Основные механические свойства строительных материалов: прочность, твердость, износостойкость, деформативность (упругость, пластичность).

Прочность — свойство материала в определенных условиях и пределах воспринимать нагрузки или другие воздействия, вызывающие в нем внутренние напряжения, без разрушения.


Рис. 2.2. Схема определения напряжений б в брусе при его растяжении Частицы, из которых состоит твердый материал, удерживаются в равновесии силами взаимного сцепления. Если к какому-либо образцу материала приложить внешнюю силу F, например растягивающую (рис. 2.2), то ее действие равномерно распределится на все частицы материала: материал окажется в напряженном состоянии. Напряжение вызовет изменение расстояний между частицами — материал начнет деформироваться (в нашем случае — растягиваться).

Для определения значения напряжений б (МПа), т. е. внутренних сил, приходящихся на единицу площади поперечного сечения материала, возникающих в материале при приложении к нему внешней силы Р (кН), мысленно делают поперечный разрез образца (а — а). Чтобы образовавшиеся половинки образца (І и ІІ) остались в равновесии, внешней силе F должна противодействовать равная ей внутренняя сила бА,
где А (м2) — площадь поперечного сечения образца материала, откуда

б = F/A.
Для твердых и упругих тел с увеличением напряжений б пропорционально возрастают его относительные деформации е
б = Ее,

где Е— модуль упругости, МПа, характеризующий жесткость материала.
Чем выше модуль упругости, тем меньше материал деформируется. Так, модуль упругости каучука 10…20 МПа, а стали — 200 000 МПа, это значит, что под действием одной и той же силы деформация стали будет в 10 000 раз меньше, чем каучука при прочих равных условиях.


Рис. 2.3. Схема нагружения образца при определении пределов прочности материала на сжатие (а), растяжение (б), изгиб (в), и срез (г) При увеличении действующей силы напряжения в материале возрастают и могут превысить силу сцепления частиц — материал разрушится.

На практике разрушение материала начинается значительно раньше того момента, когда напряжения в нем достигнут теоретического предельного значения. Это объясняется тем, что в реальных материалах много дефектов самого различного уровня (начиная от молекулярного и кончая макродефектами, например трещинами).

Прочность материала характеризуется значением предела прочности R — напряжением в испытуемом образце материала в момент его разрушения.

В зависимости от характера приложения нагрузки F и вида возникающих напряжений различают прочность при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании (срезе) (рис. 2.3).

Предел прочности материала определяют на образцах, форму и размеры которых устанавливают стандарты на этот материал. Так, для оценки прочности бетона приняты образцы-кубы размером 150 х 150 х 150 мм.

Предел прочности бетона при сжатии Rсж обычно 10…50 МПа. Чтобы разрушить бетонный куб размером 150 х 150 х 150 мм с RСЖ = =10 МПа, надо приложить усилие F= RсжА = 10(0,15 х 0,15) = 225 кН (22,5 т). Поэтому для испытания материалов применяют специальные машины, снабженные механизмом для силового воздействия на образец и измерительными устройствами. Так, предел прочности при сжатии определяют с помощью гидравлических прессов, развивающих усилие до 103 кН (100 т) и более (рис. 2.4).

Для испытания на прочность образец 4 устанавливают на нижнюю плиту 3 пресса, зажимают верхней плитой 5 и включают масляный насос 8. За повышением давления масла наблюдают по манометру 7, фиксируя давление, при котором начинается разрушение материала. Разрушающее усилие F равно произведению значений зафиксированного давления и площади поршня пресса. Предел прочности при сжатии

RСЖ= FРАЗР/A,
где А — площадь поперечного сечения образца, м2.

Аналогично определяют пределы прочности при растяжении, изгибе, скалывании. Однако расчетные формулы при изгибе и скалывании имеют другой вид.

Прочность при сжатии, растяжении и изгибе у одного и того же материала может сильно различаться.

У природных и искусственных каменных материалов прочность при сжатии в 5…15 раз выше, чем при изгибе и растяжении. У древесины, наоборот, прочность при изгибе выше прочности при сжатии (в 1,5…2 раза).

Прочность древесины при сжатии вдоль волокон близка к прочности бетона, а при изгибе она прочнее бетона более чем в 10 раз.

Водостойкость. Увлажнение многих материалов снижает их прочность. Степень понижения прочности материала, насыщенного водой, характеризуется коэффициентом размягчения
Kр = Rнac/RСУХ,
где Rнас — прочность материала в насыщенном водой состоянии, МПа; R — то же, в сухом состоянии, МПа.

Значение Kр для разных материалов колеблется от 0 (необожженная глина) до 1 (стекло, сталь, битум).


Рис. 2.4. Схема гидравлического пресса для испытания на сжатие:
1 — станина; 2 — поршень; 3,5 — нижняя и верхняя опорная плиты; 4 – испытуемый образец; 5 — маховик для ручного подъема верхней плиты; 7— манометр; 8— масляный насос Упругость и пластичность. Если взять два шарика — резиновый и глиняный — и начать их сжимать, то они оба под действием приложенной силы деформируются. Как только прекращается действие силы, резиновый шарик восстанавливает свою форму, а глиняный останется деформированным.

Материалы, ведущие себя подобно резиновому шарику, т. е. восстанавливающие свою форму и размеры после снятия нагрузки, называются упругими. Количественной мерой упругости служит модуль упругости Е, рассмотренный ранее.

Материалы, ведущие себя подобно глине, т. е. сохраняющие деформации после снятия нагрузки, называются пластичными. Соответственно обратимые деформации называются упругими деформациями, а необратимые — пластическими.

К упругим материалам относятся природные и искусственные каменные материалы, стекло, сталь; к пластичным — битумы (при положительных температурах), некоторые виды пластмасс, свинец, бетонные и растворимые смеси до затвердевания.

Твердость — способность материалов сопротивляться проникновению в них других материалов. Твердость — величина относительная, так как твердость одного материала оценивается по отношению к другому. Самый простой метод определения твердости — по шкале твердости. В эту шкалу входят 10 минералов, расположенных по возрастающей твердости, начиная от талька (твердость 1) и кончая алмазом (твердость 10). Твердость исследуемого материала определяют, последовательно царапая его входящими в шкалу твердости минералами.

Обычно твердость определяют на специальных приборах. Так, для оценки твердости металлов и других твердых материалов применяют методы Бринелля или Роквелла, основанные на вдавливании под определенной нагрузкой в испытуемый образец шарика из закаленной стали или алмазного конуса. По диаметру отпечатка рассчитывают число твердости НВ (по Бринеллю) или HR (по Роквеллу).

Высокая прочность материала не всегда говорит о его твердости. Так, древесина по прочности при сжатии равна бетону, а при изгибе и растяжении во много раз превосходит его, но значительно уступает бетону в твердости.

Износостойкость — способность материала противостоять воздействию на него сил трения и ударных воздействий от движущихся предметов. Определяют ее на специальных приборах, снабженных абразивными насадками и моделирующих реальный процесс изнашивания. Износостойкость — важное свойство материалов, используемых для покрытий полов, дорог и т. п.

CE Center – Эластичность: почему важен выбор материала

Атрибуты материала

Единой физической меры упругости строительного материала не существует. Когда оценивается упругость материала, должны быть оценены все основные свойства материала. Для конструкционного каркасного материала, такого как конструкционная сталь, бетон или дерево, к ним относятся: долговечность, прочность, эластичность, ударная вязкость, горючесть и устойчивость к разложению.

Прочность

Долговечность — это способность материала противостоять внешним силам при минимальном износе, усталости или повреждении.В статье 1994 года, написанной Lewry и Creswdon, было определено несколько факторов, влияющих на долговечность продукта. К ним относятся выветривание, стресс, биологическая атака, несовместимость и использование. Lewry и Crewdon предполагают, что контекстуальная оценка этих причин является лучшим способом определения существенных причин деградации и что лучшим показателем, который можно использовать для измерения долговечности, является срок службы продукта.

Оценки срока службы материалов каркасной системы доступны из различных источников, но они следуют той же общей схеме, которая указана ниже.

По данным исследований, проведенных costmodeling.com и IVL-SRI, сталь

имеет самый высокий срок службы как в нежилых помещениях, так и в конструкциях опор электропередач по сравнению с бетоном и деревом.

Кроме того, из трех материалов древесина заняла последнее место по долговечности в опросе 910 специалистов по проектированию и строительству, проведенном FMI Management Consultants. Хотя и бетон, и сталь были высоко оценены, долговечность стали считалась ее главным преимуществом.

Прочность

Сталь является самым прочным из типичных строительных материалов.Расчетная прочность большинства горячекатаных профилей из конструкционной стали, используемых сегодня, составляет 50 тысяч фунтов на квадратный дюйм (50 000 фунтов на квадратный дюйм) как при растяжении, так и при сжатии, а в особых случаях используются профили с прочностью до 70 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Прочность бетона на сжатие обычно составляет от 3 до 5 тысяч фунтов на квадратный дюйм, а в некоторых случаях требуется высокопрочный бетон с прочностью на сжатие до 15 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Прочность бетона на растяжение составляет в среднем около 10 процентов от прочности бетона на сжатие или в диапазоне 0,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Слабость бетона при растяжении требует добавления арматурной стали в балки и колонны здания.Прочность древесины на сжатие зависит от сорта древесины, содержания влаги и от того, приложена ли нагрузка параллельно или перпендикулярно волокнам древесины. Лиственные породы имеют прочность на сжатие параллельно волокнам в диапазоне от 7 до 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм (1 тысяча фунтов на квадратный дюйм перпендикулярно волокнам), в то время как хвойная древесина находится в диапазоне от 5 до 8 тысяч фунтов на квадратный дюйм параллельно волокнам (менее 1 тысячи фунтов на квадратный дюйм перпендикулярно волокнам). Прочность древесины на растяжение перпендикулярно волокнам составляет в среднем около 1 тыс. фунтов на кв. дюйм. В то время как древесина относительно слаба при растяжении перпендикулярно волокнам, она прочна при растяжении параллельно волокнам, демонстрируя прочность в диапазоне 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм.

Тот факт, что прочность конструкционной стали на сжатие и на растяжение одинакова, является основным фактором способности системы каркаса из конструкционной стали противостоять экстремальным явлениям и реагировать на них. В экстремальных случаях конструкция часто испытывает непредвиденные нагрузки. Во многих случаях это не просто увеличение ожидаемой нагрузки, а неожиданный переход элемента конструкции из состояния сжатия в состояние растяжения. Одинаковая способность стали выдерживать сжимающие и растягивающие нагрузки помогает смягчить любой отказ, который может возникнуть в результате этого состояния.

Какое допустимое напряжение для стали? – JanetPanic.com

Какое допустимое напряжение для стали?

Разделите предел текучести на коэффициент безопасности, чтобы рассчитать допустимое напряжение. Например: допустимое напряжение стали A36 = 36 000 фунтов на квадратный дюйм / 4,0 = 9 000 фунтов на квадратный дюйм.

Какое допустимое напряжение для углеродистой стали?

Допустимое напряжение для труб из углеродистой стали В соответствии с таблицей A-1 указанный минимальный предел прочности при растяжении составляет ST = 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм, а указанный минимальный предел текучести составляет SY = 35 тысяч фунтов на квадратный дюйм.Меньшее из двух значений равно 20ksi. Следовательно, значение допустимого напряжения составляет 20ksi от минимальной температуры до 400°F.

Что такое предел текучести при сжатии?

Напряжение, вызывающее определенную деформацию материала. Обычно определяется по диаграмме напряжения-деформации, полученной при испытании на сжатие.

Обладает ли сталь высокой прочностью на сжатие?

Сталь

может выдерживать относительно высокие сжимающие усилия. Другие материалы, такие как бетон и керамика, обычно демонстрируют гораздо более высокую прочность на сжатие, чем прочность на растяжение.

Каково максимально допустимое напряжение сдвига мягкой стали?

Мягкая сталь – 345-525 МПа.

Уступает ли сталь при сжатии?

Нет, потому что для хрупких материалов предел текучести при сжатии больше, чем для пределов текучести при растяжении, таких как чугун и бетон. Однако для пластичного материала, такого как сталь, предел текучести при растяжении и сжатии может быть одинаковым.

В чем измеряется напряжение сжатия?

Паскаль
Единица напряжения сжатия: Единицей напряжения сжатия в системе СИ является Паскаль (Па) или Нм-2.

Какова максимальная прочность на сжатие?

При обычных бетонных работах максимальная прочность на сжатие, которая может быть получена, обычно считается равной примерно 7500 фунтов на квадратный дюйм для 28-дневного цилиндра. Было бы интересно узнать, существует ли мыслимый максимальный предел использования доступных материалов и технологий.

Какое допустимое напряжение для стали и алюминия?

Допустимые напряжения обычно определяются строительными нормами, а для стали и алюминия являются частью их предела текучести (прочности): В приведенном выше уравнении допустимое напряжение, предел текучести и коэффициент безопасности или фактор безопасности.

Что такое допустимое напряжение?

Допустимое напряжение (прочность) Допустимое напряжение или допустимая прочность — это максимальное напряжение (растяжение, сжатие или изгиб), которое разрешено прикладывать к конструкционному материалу.

Какова прочность на сжатие стального остова?

Прочность стали на сжатие. Для заднего вертикального элемента (как я его называю, позвоночник) я получил напряжение из-за изгиба 12 001 psi и напряжение из-за сжатия (от веса груза и конструкции) 2 338 psi.Это приведет к сжимающему напряжению -14 339 фунтов на квадратный дюйм и растягивающему напряжению в 9 663 фунтов на квадратный дюйм на краях «хребта».

Сколько прочности на растяжение следует принимать в качестве прочности на сжатие?

Я думаю, что эмпирическое правило для большинства сталей, а не высокопрочных хрупких материалов и экзотических сплавов, состоит в том, чтобы принять около 60% прочности на растяжение как прочность на сжатие. Если я правильно помню, я видел это и использовал его для трубки A500 Gr.B, получив экспериментальные результаты, которые совпали с теоретическими.

Требования к уведомлениям о прочности бетона на сжатие и модификациях анкерных болтов.

23 декабря 2005 г.

Г-н Скиннер
[по электронной почте]

Re: Требования к уведомлению о прочности бетона на сжатие и модификациях анкерных болтов.

Уважаемый г-н Скиннер,

Это ответ на электронное письмо, которое вы отправили в этот офис 17 ноября 2005 г. Ваши вопросы были перефразированы следующим образом:

Вопрос (1): На некоторых работах сборщику стали предоставляются отчеты об осмотре бетона, в которых указана прочность на сжатие, достигнутая бетонным фундаментом (без описательных выводов).Если перечисленные результаты испытаний превышают 75 процентов предполагаемой расчетной прочности на сжатие, является ли отчет достаточным для удовлетворения требований к уведомлению §1926.752(a)?

Ответ: Раздел 1926.752(a) частично гласит:

Прежде чем разрешить начало монтажа металлоконструкций, контролирующий подрядчик должен обеспечить, чтобы монтажник металлоконструкций получил следующее письменное уведомление: на основе соответствующего стандартного метода испытаний ASTM для образцов, отвержденных в полевых условиях, либо 75 процентов предполагаемой минимальной расчетной прочности на сжатие , либо достаточной прочности, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие при монтаже стали.[Выделение добавлено.]

Кроме того, §1926.752(b) предусматривает:

Начало монтажа металлоконструкций. Подрядчик по монтажу металлоконструкций не должен возводить металлоконструкции, если он не получил письменное уведомление о том, что бетон в фундаментах, опорах и стенах или раствор в каменных опорах и стенах достиг на основе соответствующего стандартного метода испытаний ASTM полевых испытаний. отвержденные образцы, либо 75 процентов от предполагаемой минимальной расчетной прочности на сжатие, либо прочность, достаточную для выдерживания нагрузок, возникающих при монтаже стали.

В этом случае достаточно отчета о проверке. Как видите, есть два способа установить прочность бетона. Можно провести стандартные испытания ASTM, чтобы показать, что бетон достиг 75 процентов от предполагаемой минимальной расчетной прочности на сжатие. Возведение металлоконструкций также может быть продолжено, если вы будете уведомлены о том, что испытания показывают, что бетон имеет достаточную прочность, чтобы выдерживать нагрузки, которые будут возлагаться на него во время возведения.

В нашей беседе вы заявили, что вам был предоставлен «суточный отчет по бетону», в котором говорилось, что расчетная прочность образцов бетона достигла 146 процентов.В вашем отчете об инспекции содержится достаточно информации о прочности бетона, которая в вашем случае значительно превышает 75-процентный минимум. Письменное уведомление в виде письма не требуется. Таким образом, акт проверки соответствует требованиям настоящих положений.

Обратите внимание, что описанного вами отчета достаточно, поскольку в нем перечислены результаты испытаний бетона с точки зрения расчетной прочности на сжатие (и результаты равны или превышают 75 процентов). Напротив, если бы в отчете были указаны результаты испытаний с точки зрения силы нагрузки, такого отчета было бы недостаточно.Одних только данных о силе нагрузки недостаточно, потому что потребуются дополнительные расчеты, чтобы определить, достаточно ли она прочна, чтобы выдержать рассматриваемую нагрузку.

Вопрос (2): Сценарий: Анкерные болты для колонны были изменены. Генеральный подрядчик предоставляет сборщику металлоконструкций копию «Запроса информации» (ЗПИ). RFI указывает, что в некоторых местах необходимо переместить анкерные болты. Соответствует ли предоставление ЗПИ установщику требованиям уведомления §1926.755(б)(2)?

Ответ: Раздел 1926.752(a)(2) гласит:

(a) Прежде чем санкционировать начало монтажа металлоконструкций, контролирующий подрядчик должен обеспечить, чтобы монтажник металлоконструкций получил следующее письменное уведомление:
* * *
(2) Любой ремонт, замена и модификация анкерных болтов проводились в в соответствии с §1926.755(b).

Раздел 1926.755(b) требует следующего:

(1) Анкерные стержни (анкерные болты) нельзя ремонтировать, заменять или модифицировать в полевых условиях без одобрения зарегистрированного инженера-строителя проекта.
(2) Перед монтажом колонны контролирующий подрядчик должен письменно уведомить монтажника металлоконструкций о ремонте, замене или модификации анкерных стержней (анкерных болтов) этой колонны.

 

 

Согласно §1926.752(a)(2), если анкерные болты были модифицированы, контролирующий подрядчик должен проинформировать монтажную организацию о том, что модификация была произведена в соответствии с требованиями §1926.755(b). Раздел 1926.755(b) содержит два требования: (1) никакой ремонт, замена или модификация не должны производиться без одобрения зарегистрированного инженера-строителя проекта, и (2) монтажник должен быть проинформирован в письменной форме о том, что ремонт, замена или модификации. Таким образом, в совокупности §§1926.752(a)(2) и 1926.755(b) обязывают контролирующего подрядчика предоставить вам письменное уведомление о том, что модификация/ремонт «были» выполнены, и что работа была выполнена с одобрения инженер-строитель проекта записи.Это делается для того, чтобы монтажник был проинформирован о том, что изменения в первоначальных анкерных болтах были внесены и выполнены в соответствии с первоначальными спецификациями.

Описанный выше RFI, который просто указывает, что некоторые анкерные болты необходимо переместить, не является достаточным уведомлением в соответствии с «1926.755 о модификации. Во-первых, RFI в этом случае, который был написан до внесения изменений, может не идентифицировать все болты, которые были фактически заменены.Например, если в ходе выполнения инструкций RFI были изменены болты, отличные от тех, которые указаны в инструкциях RFI, это не будет отражено в этом RFI.Кроме того, в уведомлении не указано, что изменения были внесены с одобрения главного инженера-строителя проекта.

Если вам нужна дополнительная информация, свяжитесь с нами по факсу: Министерство труда США, OSHA, Управление строительства, Управление строительных стандартов и рекомендаций, факс № 202-693-1689. Вы также можете связаться с нами по почте в указанном выше офисе, комната N3468, 200 авеню Конституции, северо-запад, Вашингтон, округ Колумбия 20210, хотя мы будем получать корреспонденцию по почте с задержкой.

С уважением,

Рассел Б. Суонсон, директор
Управление строительства

 

 


Глава 2. Сцепление арматурной стали в бетоне со сверхвысокими характеристиками, октябрь 2014 г.

 

Исследование, обсуждаемое в настоящем документе, сосредоточено на оценке характеристик сцепления деформированного стержня в цементном растворе. Это текущая исследовательская программа Центра исследований автомобильных дорог FHWA Turner-Fairbank в рамках более масштабных усилий, направленных на разработку инновационных деталей соединения для сборных компонентов моста.В этом отчете в основном представлены результаты поведения связи между деформированным стержнем и UHPC. Были проведены испытания на прямое растяжение. В этой главе представлена ​​экспериментальная установка.

Детали состава сверхвысокого давления, исследованного в этом исследовании, включая пропорции материала сверхвысокого давления и его прочностные свойства при сжатии, представлены первыми. Затем сообщают о свойствах деформированного стального стержня. В исследовании использовались как нормальные, прочные стержни класса 60, в том числе без покрытия и с эпоксидным покрытием, так и высокопрочные стержни без покрытия класса 120, и сообщалось об их пределе текучести, прочности на растяжение и деформационных свойствах.Далее представлены подробности подготовки образца и конфигурации испытаний на отрыв. Наконец, представлена ​​философия дизайна тестовой матрицы.

СОСТАВ UHPC

UHPC, использованный в данном исследовании, произведен компанией Lafarge North America. Конкретным тестируемым продуктом является Ductal JS1212, пропорции смеси показаны в таблице 2.

Таблица 2. Конструкция смеси UHPC .

Материал Количество (фунт/ярд 3 (кг/м 3 ))
Порошок-премикс 3700 (2195)
Вода 219 (130)
Премия 150* 30 (18)
Оптима 100** 20

(12)

Турбокаст 650A 39 (23)
Стальные волокна (2% 4 ) 263 (156)

* Модифицированный фосфонатный пластификатор;
** Модифицированная поликарбоксилатная высокоэффективная водоредуцирующая добавка;
Бесхлоридный ускоритель
Содержание стальной фибры 2% по объему.

Как показано в Таблице 2, этот состав UHPC содержит предварительно приготовленную смесь, воду, Premia 150 (модифицированный фосфонатный пластификатор), Optima 100 (модифицированная поликарбоксилатная высокоэффективная водопонижающая добавка), Turbocast 650A (бесхлоридный ускоритель), и стальные волокна. Стальная фибра, включенная в состав этой смеси, представляла собой недеформируемую цилиндрическую сталь с высокой прочностью на растяжение. Они имеют диаметр 0,008 дюйма (0,2 мм) и длину 0,5 дюйма (12,7 мм). Указано, что предел прочности стали на растяжение превышает 290 тысяч фунтов на квадратный дюйм (2000 МПа).Стальные волокна имеют тонкое латунное покрытие, которое обеспечивает смазку в процессе волочения и обеспечивает коррозионную стойкость необработанных волокон. В этом исследовании использовалось постоянное содержание стальной фибры, равное двум процентам по объему.

ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ UHPC

Наряду с каждой партией образцов для испытаний на выдергивание отливали комплект из трех цилиндров для испытаний на сжатие. Все цилиндры имели номинальный диаметр 3 дюйма (76,2 мм) и длину примерно 6 дюймов (152,4 мм). Эти цилиндры были отлиты одновременно с образцами для испытаний на отрыв.После заполнения каждой цилиндрической формы цилиндр кратковременно вибрировали на вибростоле для облегчения высвобождения захваченного воздуха. Затем цилиндры были обработаны ручным поплавком из магниевого сплава и покрыты пластиком. Цилиндры были отверждены вместе с образцами для испытаний на отрыв в лабораторных условиях окружающей среды.

Механические испытания на сжатие были выполнены с использованием модифицированной версии стандартного метода испытаний ASTM C39 на прочность на сжатие цилиндрических образцов бетона. (11) Используемый метод тестирования неоднократно применялся в прошлом. (6,12,13) ​​ С точки зрения метода испытаний ASTM C39 скорость нагрузки была увеличена с 35 фунтов на кв. дюйм (0,24 МПа/сек) до 150 фунтов на кв. прочность на сжатие UHPC и продолжительность испытаний, которые могут возникнуть в результате более медленной скорости нагрузки.

Прочность на сжатие для каждой партии UHPC указана в главе 3 вместе с результатами испытаний на отрыв.UHPC, использованный в этом исследовании, имел среднюю прочность на сжатие 13,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм (93 МПа) в один день, с минимальным значением 11,7 тысяч фунтов на квадратный дюйм (81 МПа) и максимальным значением 14,2 (98 МПа) для 33 образцов, испытанных в 11 партиях. Он имел среднюю прочность на сжатие 19,4 тысяч фунтов на квадратный дюйм (133 МПа) через семь дней, при минимальном значении 18,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм (128 МПа) и максимальном значении 20,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм (141 МПа) для 21 образца, испытанного в 7 партиях. Он имел среднюю прочность на сжатие 21,3 тысячи фунтов на квадратный дюйм (147 МПа) через 14 дней, минимум 20,3 тысячи фунтов на квадратный дюйм (140 МПа) и максимум 22.2 (153 МПа) для шести образцов, испытанных в двух партиях. Большинство испытаний в этом исследовании проводились через один или семь дней после литья.

АРМИРОВАННАЯ СТАЛЬ

В этом разделе сообщается о свойствах арматурной стали, использованной в этом исследовании. Тип и размер стержня, использованные в исследовании, представлены первыми, затем сообщается предел текучести и предел прочности на растяжение для каждого стержня. Деформационные свойства и структура ребер арматурного стержня также включены в этот раздел.

В этом исследовании были протестированы три типа арматурного стержня, в том числе стержень нормальной прочности класса 60 без покрытия и с эпоксидным покрытием и высокопрочный стержень класса 120 без покрытия. Все стержни Grade 60 без покрытия и с эпоксидным покрытием соответствуют спецификации ASTM A615 (14) и будут называться стержнями без покрытия и стержня с эпоксидным покрытием соответственно; весь высокопрочный стержень класса 120 без покрытия соответствует спецификации ASTM A1035 (15) и в дальнейшем будет называться стержнем A1035.Высокопрочный стержень Grade 120 производится корпорацией MMFX Technologies. Размеры стержней, протестированных в ходе исследования, включают стержни без покрытия № 5, стержни с эпоксидным покрытием № 5 и № 8, а также стержни A1035 № 4, № 5 и № 7. Механические свойства стального стержня были испытаны в соответствии с ASTM A370 (16) . Два стержня были испытаны для каждого номинального размера, используемого в выдвижных образцах. Деформацию измеряли экстензометром 8 дюймов (203 мм). Испытания проводились под контролем смещения. Для стержней Grade 60 скорость отделения траверсы в свободном режиме была отрегулирована так, чтобы скорость загрузки равнялась 0.003 дюйма в минуту на дюйм до тех пор, пока деформация экстензометра не достигнет 0,1%; затем скорость доводили до 0,002 дюйма в минуту на дюйм, и образец нагружали до тех пор, пока деформация не достигала 1%, и в этот момент экстензометр удаляли; затем испытание продолжалось со скоростью 0,03 дюйма в минуту на дюйм до тех пор, пока стержень не сломался. Для стержней класса 120 скорость свободного хода траверсы была отрегулирована так, чтобы иметь скорость нагружения 0,006 дюйма в минуту на дюйм, пока деформация в экстензометре не достигла 0.5%; затем скорость доводили до 0,003 дюйма в минуту на дюйм, и образец нагружали до тех пор, пока деформация не достигала 2,5%, и в этот момент экстензометр удаляли; затем испытание продолжалось со скоростью 0,03 дюйма в минуту на дюйм до тех пор, пока стержень не сломался. Предел текучести определяли методом смещения 0,2%. Кривая зависимости напряжения при растяжении от деформации для каждого типа и размера арматурного стержня представлена ​​на рисунке 1, а предел текучести и предел прочности при растяжении перечислены в таблице 3. В целом, как показано на рисунке 1 и в таблице 3, предел текучести без покрытия составляет приблизительно 75 тысяч фунтов на квадратный дюйм (517 МПа) и предел прочности на разрыв 118 тысяч фунтов на квадратный дюйм (814 МПа), в то время как предел текучести и предел прочности на разрыв стержня с эпоксидным покрытием составляют 70 и 108 тысяч фунтов на квадратный дюйм (483 и 745 МПа) соответственно.Стержень A1035 имеет предел текучести (метод смещения 0,2%) примерно 130 тысяч фунтов на квадратный дюйм (896 МПа) и предел прочности при растяжении 170 тысяч фунтов на квадратный дюйм (1172 МПа). Все стержни, протестированные в этом исследовании, продемонстрировали почти одинаковую реакцию напряжения на деформацию от начала нагрузки до достижения растягивающего напряжения 68 тысяч фунтов на квадратный дюйм (469 МПа).


Рис. 1. График. Реакция арматурных стержней на растяжение при растяжении.

Таблица 3.Свойства арматурной стали

Размер стержня Тип стержня Предел текучести
(ksi)
Прочность на растяжение
(тыс.фунтов/кв.дюйм)
Средняя высота*
(дюймы)
Среднее расстояние*
(дюймы)
Относительная площадь ребра**
№ 4 А1035 134 172 0.024 0,330 0,074
№ 5 А1035 126 167 0,037 0,417 0,088
№ 7 А1035 126 162 0,056 0,561 0,099
№5 Эпоксидная смола 68 108 0,034 0,408 0,083
№ 8 Эпоксидная смола 70 109 0,053 0,615 0,086
№ 5 Без покрытия 75 118 0.034 0,402 0,085

Согласно ASTM A370.
*Согласно ASTM A615 и A1035.
**Согласно ACI 408R-03 (17) и ACI 408.3R-09 (18) для расчета относительной площади ребер.
Примечание: 1 дюйм = 2,54 см, 1 тыс. фунтов/кв. дюйм = 6,895 МПа.

Рисунок ребер для каждого типа и размера арматурного стержня, использованного в исследовании, показан на рисунке 2.Высокопрочный стержень A1035 и стержень нормальной прочности без покрытия и стержень с эпоксидным покрытием были выбраны так, чтобы иметь сходные рисунки ребер, как показано на рисунке 2. Деформация стержня, высота ребер и расстояние между ними измерялись в соответствии с ASTM A615 и ASTM A1035. Высота определялась по измерениям трех деформаций. Промежутки определялись путем измерения длины не менее десяти промежутков и деления этой длины на количество промежутков, включенных в измерение; сообщалось среднее значение двух измерений.Относительная площадь ребра, рассчитанная как отношение площади опоры деформаций стержня к площади сдвига между деформациями по ACI 408R-03 (17) , также представлена ​​в таблице 3. Как показано в таблице 3, все они имели аналогичные относительные площади ребер, в основном в диапазоне от 0,083 до 0,088, за исключением стержней A1035 № 4 и № 7, имеющих относительную площадь ребер 0,074 и 0,099 соответственно.


Рис. 2. Фото. Ребристый узор арматурного стержня.

ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ПРОЦЕДУРЫ

В этом исследовании были проведены испытания на прямое растяжение с новой конструкцией испытательного образца и соответствующим нагрузочным устройством.Испытательная установка была разработана таким образом, чтобы имитировать конфигурацию соединения внахлестку внахлестку, которая может встречаться в системе соединения, развернутой в полевых условиях.

Образцы для испытаний на выдергивание представляли собой полосы UHPC, отлитые поверх сборных железобетонных плит, как показано на рис. 3. Стержни № 8 выступали на 8 дюймов (20,3 см) от сборной бетонной плиты. Полосы UHPC были отлиты поверх сборной плиты со стержнями № 8 в центре полос. Каждый испытанный стержень был расположен так, чтобы быть заделанным в полосу UHPC, между двумя стержнями № 1.8 бар.

Каждая сборная железобетонная плита имеет размеры 4 × 8 × 1 фут (1,2 × 2,4 × 0,3 м) (ширина × длина × глубина) и расстояние между удлиненными стержнями № 8 в продольном направлении (вдоль полосы UHPC, как показано на рисунке). на рис. 4) составляет 8 или 12 дюймов (20,3 или 30,5 см). Более подробная информация о размещении образца на сборной плите показана на рис. 4.

На Рисунке 3 и Рисунке 4 обозначения были присвоены для обозначения параметров размеров, включая c , поэтому для прозрачной боковой крышки, 2 c si для расстояния в свету между испытательной планкой и удлиненным номером .8 стержней, l d для длины заделки испытательного стержня, измеренной от верхней поверхности полосы UHPC до конца испытательного стержня, и l s для длины соединения внахлестку, измеренной от конца испытательного бара до конца вытянутых баров № 8. Это также основные факторы, которые будут исследованы на предмет их влияния на прочность связи в этом исследовании. Обозначения C SI , C SO , L D , а L S -это усыновление ACI 408 R-03 «ACI 408». (17)


Рис. 3. Иллюстрация. Общая конфигурация испытательных образцов.

 


Рис. 4. Иллюстрация. Схема выдвижных испытательных образцов.

Испытания на отрыв проводились с использованием приспособления, показанного на рис. 5 и рис. 6. Гидравлический домкрат (цилиндр Enerpac ® , модель RRh2508) был помещен на стальной стул, и стальной стул стоит на сборной плите. При приложении силы отрыва приспособление реагирует на сборную плиту.При такой установке испытываемые арматурные стержни, а также удлиненные стержни № 8 подвергаются растяжению. UHPC окружает эти стержни и передает нагрузки между ними. Эта тестовая установка имитирует структурные конфигурации, в которых арматура, сращенная внахлестку, нагружена на растяжение.

Испытания проводились приложением нагрузки к свободному концу закладного арматурного стержня. Нагрузка применялась при управлении смещением с обратной связью путем адаптации сервоклапана к системе, что было достигнуто с помощью контроллера MTS Flex Test GT с линейным регулируемым дифференциальным трансформатором (LVDT) для обратной связи.Домкрат работал с постоянной скоростью смещения 0,2 дюйма/мин (5 мм/мин), измеренной с помощью LVDT, который зафиксировал смещение в зажимном патроне относительно верхней части домкрата. Верхняя часть домкрата находилась примерно на 30 дюймов (76 мм) над сборной плитой, а патрон для стержней начинался примерно на 36 дюймов (91 мм) над верхней частью сборной плиты. Тензодатчик, расположенный между домкратом и патроном для прутка, измерял нагрузку, приложенную к прутку. Смещение стержня измеряли в точке примерно на два дюйма (5.1 см) над верхней поверхностью ленты UHPC, как показано на рисунке 7. Три LVDT были расположены под углом 120 градусов, и среднее смещение трех LVDT использовалось для компенсации возможного изгиба нагруженного стержня. Тензодатчик и все LVDT были откалиброваны для кондиционера MTS DUC. В этом исследовании использовался универсальный плоский датчик нагрузки Strainset ® , модель FL100U(C)-2DGKT (серийный номер 08905-7). В этом исследовании использовались LVDT: Omega ®, модель LD300-150 (для контроля смещения) и Omega ®, модель LD320-25 (для измерения смещения в нижней части).


Рис. 5. Иллюстрация. Загрузка настройки.

 


Рис. 6. Фотография. Загрузка настроек.


Рис. 7. Фотография. Измерение смещения с помощью трех LVDT.

Материалы UHPC, протестированные в этом исследовании, содержали 2% (по объему) стальных волокон. Техника литья может влиять на дисперсию и ориентацию армирующего волокна. В этом исследовании полосы UHPC были изготовлены с использованием фанерных форм.Были сопоставлены две ориентации литья, как показано на рисунке 8. Первая ориентация включала отливку образца на бок, как показано на рисунке 8a и рисунке 8b; вторая ориентация включала отливку образца в вертикальном положении, как показано на рис. 8c и 8d, где плита была размещена с небольшим наклоном примерно в 1,5 градуса для облегчения потока UHPC. Для обеих ориентаций UHPC сначала заливали с одного конца и позволяли течь до тех пор, пока формы не были в основном заполнены. После этого UHPC заливали из средних точек.Ориентация отливки не оказывала существенного влияния на поведение склеивания, что будет обсуждаться в главе 3. Для подавляющего большинства испытуемых образцов была выбрана вертикальная ориентация отливки.


Рис. 8. Фотография. Установка и ориентация литья полосы UHPC: (a) установка боковой заливки; (б) боковая заливка; (c) установка вертикальной заливки; и (d) вертикальное литье.

Были измерены фактические размеры c so , 2 c si , l d и l s .Боковые крышки можно легко измерить, взяв расстояние от сторон полосы UHPC до рассматриваемой планки после снятия форм; наименьшая боковая крышка указывается как c , поэтому . Расстояние в чистоте между испытательным стержнем и двумя соседними стержнями № 8 определяли по разнице между расстоянием между удлиненными стержнями № 8 до отливки и расстоянием между испытательными стержнями после отливки; меньшее значение расстояния до соседних стержней № 8 используется как 2 c si .Фактическая длина заделки (90 453 l 90 454 d 90 455 90 456) была определена путем вычитания открытой длины стержня после отливки из первоначальной длины стержня, а длина в соединении (90 453 l 90 454 s 90 455 90 456) была рассчитана как 90 453 l 90 454 d. – (высота полосы – 8 дюймов), где 8 дюймов (203 мм) – это длина стержней № 8, выходящих за пределы сборной плиты.

Формы обычно снимаются через 22 ± 1 часа после заливки, поэтому однодневные испытания можно начинать через 23 ± 1 часа после заливки.

ТЕСТОВАЯ МАТРИЦА

Целью данного исследования было оценить поведение сцепления между деформированной арматурной сталью (соединенной внахлестку) и UHPC. Исследуемые основные параметры включали длину заделки арматурной стали, бетонное боковое покрытие, расстояние между стержнями, прочность на сжатие UHPC, тип деформированного стержня и размер деформированного стержня. На протяжении всего исследования, чтобы лучше оценить влияние той или иной переменной, каждый отдельный параметр варьировался, в то время как другие оставались постоянными.Каждая из вышеупомянутых переменных будет оцениваться, и результаты представлены в Главе 3. Тестовая матрица представлена ​​в каждом разделе, где отдельный параметр оценивается в Главе 3.

Прочность на сжатие стали

тыс.фунтов/кв.дюйм

Номинальная прочность бетона на сжатие при разъединении (ƒ’ ci) составляет 6,0 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Это также пластичный материал, который уступает или прогибается перед разрушением. Кроме того, прочность на сжатие должна быть не менее 2500 фунтов на квадратный дюйм. Эту единицу часто обозначают аббревиатурой psi.(Для начала процесса проектирования необходимо сделать некоторые допущения. ), % Прочность на растяжение, МПа (ksi) Например, предел прочности на растяжение (UTS) стали AISI 1018 составляет 440 МПа. Где × Закрыть Войти. Болты имеют эффективный предел текучести 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (413,7 МПа) с эффективной длиной анкеровки и расстоянием между болтами 6 дюймов. Нагрузка на плиту: буровой раствор толщиной 4 дюйма. Введите адрес электронной почты, который вы использовали при регистрации, и мы отправим вам ссылку для сброса. Болты имеют эффективный предел текучести 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (413,7 МПа), эффективную длину заделки и расстояние между болтами 6 дюймов.Болты имеют эффективный предел текучести 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (413,7 МПа), а также эффективную длину заделки и расстояние между болтами 6 дюймов захода на дюйм. Кирпичная плитка толщиной 2 дюйма. Модель упруго-идеально-пластичной (EPP) стали. Это очень важный аспект прочности. Fy = предел текучести основного металла (тыс.фунтов на кв. дюйм) Сварочный электрод E70XX принят выше (предел текучести 70 тысяч фунтов на кв. дюйм) Случай 1 — для углового шва с одной стороны толщины материала: t(min) = 1,031*w (для материала Fy = 36 тысяч фунтов на кв. дюйм) t(min) = 0,742*w (для материала Fy = 50 тысяч фунтов на квадратный дюйм) Случай 2 — для углового шва с обеих сторон толщины материала: t(min) = 2.062*w (для материала Fy = 36 ksi) Прочность бетона на сжатие f c и модуль упругости E c были испытаны в соответствии с австралийскими стандартами AS 1012.9 (1999 г.) и AS 1012.17 (1997 г.) соответственно с использованием сервогидравлического испытательного стенда. машина с диапазоном 3000 кН. 14 полных PDF-файлов, связанных с этой статьей. Сталь выделяется своей скоростью и эффективностью в строительстве. Сталь имеет предел прочности от 400 до 500 МПа (58-72,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм). Углеродный эквивалент обычно составляет 0,40% или менее, и эти стали можно сваривать любым из сварочных процессов, описанных в AWS D1.1. × Закрыть вход. (ksi) Прочность на сжатие 0,1 дюйма. Электронная почта. Fy = предел текучести основного металла (тыс.фунтов на кв. дюйм) Сварочный электрод E70XX принят выше (предел текучести 70 тысяч фунтов на кв. дюйм) Случай 1 — для углового шва с одной стороны толщины материала: t(min) = 1,031*w (для материала Fy = 36 тысяч фунтов на кв. дюйм) t(min) = 0,742*w (для материала Fy = 50 тыс.фунтов на кв. дюйм) Случай 2 – Для углового шва с обеих сторон толщины материала: t(min) = 2,062*w (для материала Fy = 36 тыс.фунтов на кв. дюйм) Прочность бетона на сжатие (fc ′) = 3 тысячи фунтов на квадратный дюйм. Номинальная прочность бетона на сжатие через 28 дней (ƒ’c) равна 7.0 тыс.фунтов/кв.дюйм. В этой статье будут рассмотрены свойства, сильные стороны и области применения стали 5160, низколегированной высокопрочной пружинной стали, обладающей исключительной упругостью и прочностью. Эта бумага. Предел текучести сталей, обычно используемых для холодной штамповки, колеблется от 33 до 55 тысяч фунтов на квадратный дюйм [Segui] Steel Design 6th. Как видно из таблицы 1, модуль объемного сжатия стали 52100 составляет 160 ГПа, что примерно в два раза превышает прочность большинства алюминиевых сплавов. Обсуждение: Компенсаторы… Скачать Скачать PDF. Предел прочности при растяжении (UTS), часто сокращаемый до предела прочности при растяжении (TS), предела прочности или в рамках уравнений, представляет собой максимальное напряжение, которое материал может выдержать при растяжении или растяжении перед разрывом.60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (ASTM A53) и бетон нормальной массы 4 тысячи фунтов на квадратный дюйм. (50,8 мм). Свойства материала: HSS10×6×3/8 Fy= 46 тыс. фунтов на кв. дюйм Fu = 58 тыс. фунтов на кв. дюйм Однако модуль упругости (Es) остается практически постоянным (Es 29000 тыс.фунтов на кв. дюйм) независимо от прочности. Предел текучести стали (fy) = 40 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Другие области применения включают крепеж и экраны для … вставки/вставки. Сила отрыва до 8,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм может быть достигнута при длительном отверждении в особых случаях. Обсуждение: Компенсаторы… Загрузить полный пакет в формате PDF. Можно предположить, что D + L R является управляющей комбинацией нагрузок.Полный пакет PDF Скачать полный пакет PDF. «Сопротивление материалов», 4-е издание, авторы «Фердинанд Л. Сингер» и «Эндрю Пытел» Суддияс Наваз. Модуль упругости (модуль Юнга): Скорость изменения единичного напряжения растяжения или сжатия по отношению к единичному растяжению или сжатию для условия одноосного напряжения в пропорциональных пределах. Стальной стержень длиной 350 мм и диаметром 30 мм испытывают на разрывной машине. Другими важными свойствами являются пластичность, твердость и свариваемость.Таблица 4-Н. считаются элементами из вязкой стали. В имперских единицах единицей напряжения является фунт-сила/дюйм² или фунт-сила на квадратный дюйм. Углеродный эквивалент обычно составляет 0,40% или менее, и эти стали можно сваривать любым из сварочных процессов, описанных в AWS D1.1. Кроме того, прочность на сжатие должна быть не менее 2500 фунтов на квадратный дюйм. Сталь выделяется своей скоростью и эффективностью в строительстве. Запомнить меня на этом компьютере. 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (ASTM A53) и бетон нормальной массы 4 тысячи фунтов на квадратный дюйм. Механические свойства *; Форма Отпуск Отпуск Код Прочность на растяжение (тыс.фунтов/кв.дюйм) YS-0.5% Ext (ksi) Удлинение (%) Твердость по Бринеллю, нагрузка 500 кг по Изоду (ft-lbs) Ударная вязкость по Шарпи с V-образным надрезом (ft-lbs) Прочность на сжатие 0,001 дюйма. прочность на сжатие при освобождении может быть увеличена до 7,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Максимальная прочность на сжатие, используемая для расчета прочности композитной палубной плиты, не должна превышать 6000 фунтов на квадратный дюйм (42 МПа). Размеры элемента: a = Read Paper. Мы определяем прочность бетона на сжатие с помощью бетонного цилиндра… Es для стали составляет около 29 000 тысяч фунтов на квадратный дюйм … примерно в два раза меньше прочности бетона Проведите регрессию по этим точкам Бетонная балка 10 ©jkm Сталь жестче Скачать Скачать PDF. В качестве альтернативы доступная прочность может быть определена прямым применением требований Спецификации, как показано ниже. I Момент инерции составного элемента относительно оси потери устойчивости (см. комментарий к разделу 5.4), дюйм4 Максимальная прочность на сжатие, используемая для расчета прочности композитной плиты настила, не должна превышать 6000 фунтов на квадратный дюйм (42 МПа). .комплект/в. Семейство 316 представляет собой группу аустенитных нержавеющих сталей с превосходной коррозионной стойкостью по сравнению с нержавеющими сталями 304. Скачать Скачать PDF. Например, предел прочности при растяжении (UTS) стали AISI 1018 составляет 440 МПа. (тыс.фунтов/кв.дюйм) Прочность на сжатие По сути, это говорит нам о величине напряжения, которое мы можем приложить, прежде чем материал начнет постоянно менять форму, что приведет его к окончательному разрушению. Как правило, марки углеродистой стали и высокопрочной низколегированной стали, используемые для холодногнутых стальных изделий, характеризуются двумя основными свойствами: пределом текучести и пределом прочности при растяжении.Упруго-идеально-пластическая (ЭПП) модель для стали n Номинальная прочность (на единицу площади), тыс.фунтов на кв. дюйм F u Назначенный минимальный предел прочности (на единицу площади), тыс.фунтов/кв.дюйм F y Предел текучести материала, тыс.фунтов на кв.дюйм H 1 Толщина головки для тяжелый болт с шестигранной головкой, дюйм. В этой статье будут рассмотрены свойства, прочность и использование стали 5160, низколегированной высокопрочной пружинной стали, которая отличается исключительной упругостью и прочностью. прочность, расчетная — номинальная прочность, умноженная на коэффициент снижения прочности ϕ. Читайте Бумагу. Спроектируйте типичную балку перекрытия с 3-дюймовой.2. Располагаемая прочность при осевом сжатии — заполненная композитная труба Таблица 4-H аналогична Таблице 4-E, за исключением того, что в ней указана располагаемая прочность для наполненной трубы с Fy = 35 тысяч фунтов на квадратный дюйм и Fu = 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (ASTM A53) и 5- бетон нормального веса. H 2 Толщина гайки для тяжелой шестигранной гайки, дюйм. В хрупких материалах предел прочности при растяжении близок к пределу текучести, тогда как в пластичных материалах предел прочности при растяжении может быть выше. Читайте Бумагу. Использование бетона 8 тыс.фунтов/кв.дюйм для предварительно напряженных двутавровых балок и 6.8 ksi для f’ 1. 2. прочность на сжатие, используемая в формулах, независимо от фактической прочности на сжатие. Предел прочности — это максимальное напряжение, которое может выдержать материал, прежде чем он сломается или ослабнет. Время от времени допускается использование прочности до 8,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Es для стали составляет около 29 000 тысяч фунтов/кв. дюйм. Ec для бетона составляет примерно от 3 до 6 000 тысяч фунтов/кв. по сравнению с более жесткой сталью), % Прочность на растяжение, МПа (ksi) H 2 Толщина гайки для тяжелой шестигранной гайки, дюйм.Местным производителям трудно постоянно достигать прочности, превышающей эти значения, поскольку решающим фактором становится прочность крупного заполнителя. Предел текучести, условное сопротивление, предел прочности при растяжении, критическая нагрузка для нестабильности (выпучивание) могут быть выбраны для напряжения разрушения, но этот выбор зависит от конструкции, используемого материала и типа выполняемого анализа. или сбросить пароль. Бетон, уложенный на стальной настил, должен соответствовать ACI 318, глава 19, за исключением изменений, внесенных разделом 2.1.D.2 и 2.1.D.3. Запомнить меня на этом компьютере. Хотя сталь 52100 обычно не используется для сварки, она особенно полезна в подшипниках, прокатных валках и деталях транспортных средств благодаря сочетанию прочности, твердости и обрабатываемости. или сбросить пароль. Указанная прочность бетона на сжатие должна быть не менее 3000 фунтов на квадратный дюйм (21 МПа). Эта бумага. Максимальная прочность на сжатие, используемая для расчета прочности композитной палубной плиты, не должна превышать 6000 фунтов на квадратный дюйм (42 МПа). Сталь имеет предел прочности от 400 до 500 МПа (58-72.5 тысяч фунтов на квадратный дюйм). Для упрощения … … Закладные анкеры 7 . Fy = предел текучести основного металла (тыс.фунтов на кв. дюйм) Сварочный электрод E70XX принят выше (предел текучести 70 тысяч фунтов на кв. дюйм) Случай 1 – Для углового шва с одной стороны толщины материала: t(min) = 1,031*w (для материала Fy = 36 тысяч фунтов на кв. дюйм) t(min) = 0,742*w (для материала Fy = 50 тыс.фунтов на кв. дюйм) Случай 2 – Для углового шва с обеих сторон толщины материала: t(min) = 2,062*w (для материала Fy = 36 тыс.фунтов на кв. дюйм) Расчетный коэффициент (nd) :отношение напряжения разрушения к допустимому напряжению. достижения, так как прочность крупного заполнителя становится определяющим фактором.По сути, это говорит нам о величине напряжения, которое мы можем приложить, прежде чем материал начнет постоянно менять форму, что приведет его к окончательному разрушению. Предел текучести сталей, обычно используемых для холодной штамповки, колеблется от 33 до 55 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Как видно из таблицы 1, объемный модуль упругости стали 52100 составляет 160 ГПа, что примерно в два раза выше, чем у большинства алюминиевых сплавов. «Сопротивление материалов», 4-е издание, авторы «Фердинанд Л. Сингер» и «Эндрю Пытел» Суддияс Наваз. Часть диаграммы напряжения-деформации для этой стали… Прочность на сжатие от 170 до 310 МПа или 24.От 6 до 44,9617 ksi … Прочность на растяжение от 480 до 620 МПа или от 69,6 до 89,92 ksi Модуль Юнга от 190 до 205 ГПа или от 27,56 до 29,73 x 10 (6) фунтов на кв. включает располагаемую прочность при осевом сжатии — заполненная композитная труба. Таблица 4-H аналогична таблице 4-E, за исключением того, что в ней указана располагаемая прочность для заполненной трубы с Fy = 35 тысяч фунтов на квадратный дюйм и Fu = 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм (ASTM A53) и 5- бетон нормального веса. Читайте Бумагу. Сталь очень прочна как на растяжение, так и на сжатие, поэтому обладает высокой прочностью на сжатие и растяжение.Предел текучести стали (fy) = 40 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Использование бетона 8 тысяч фунтов на квадратный дюйм для предварительно напряженных двутавровых балок и 6,8 тысяч фунтов на кв. . Там, где более высокие прочности исключают ряд балок, можно указать максимум 10,0 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Плитные балки должны быть ограничены до 8,0 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Стальной стержень длиной 350 мм и диаметром 30 мм испытывают на разрывной машине.Полный пакет PDF Скачать полный пакет PDF. Как правило, марки углеродистой стали и высокопрочной низколегированной стали, используемые для холодногнутых стальных изделий, характеризуются двумя основными свойствами: пределом текучести и пределом прочности при растяжении. Предположим, что a = 1,0 дюйм. С другой стороны, литая сталь может достигать предела текучести только 36 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Прочность бетона на сжатие (fc′) = 3 тысячи фунтов на квадратный дюйм. Указанная прочность бетона на сжатие должна быть не менее 3000 фунтов на квадратный дюйм (21 МПа). Как правило, марки углеродистой стали и высокопрочной низколегированной стали, используемые для холодногнутых стальных изделий, характеризуются двумя основными свойствами: пределом текучести и пределом прочности при растяжении.«Сопротивление материалов», 4-е издание, авторы «Фердинанд Л. Сингер» и «Эндрю Пытел» Суддияс Наваз. Там, где более высокие прочности исключают ряд балок, можно указать максимум 10,0 тысяч фунтов на квадратный дюйм. I Момент инерции сборного элемента относительно оси потери устойчивости (см. комментарий к разделу 5.4), п.4 Механические свойства*; Форма Отпуск Отпуск Код Прочность на растяжение (тыс.фунтов на кв. дюйм) YS-0,5% Растяжение (тыс.фунтов/кв.дюйм) Удлинение (%) Твердость по Бринеллю, нагрузка 500 кг по Изоду (фут-фунты) Ударная вязкость по Шарпи с V-образным надрезом (фут-фунты) Прочность на сжатие .001 в. 14 полных PDF-файлов, связанных с этой статьей.

Адвокатская дисциплина штата Нью-Джерси, Женские платья Jcpenney, русская праздничная еда, Стоимость теста Rt-PCR в аэропорту Гоа, Стоимость занятий по фехтованию на мечах, Женские брюки Reel Legends, Насколько тяжелы кишки Убийца драконов, Аллергия на гидроксиэтилметакрилат,

сталь прочнее бетона | Затраты на строительство из стали и бетона | Сталь против бетона | Насколько прочен бетон

Сталь прочнее бетона?

  • Сталь легче и прочнее бетона.
  • А также сталь построила тяжелую прочную конструкцию из бетона с меньшим количеством материала .
  • Прочность на растяжение стали выше, чем у бетона, что позволяет избежать риска обрушения конструкции.
  • Бетон
  • является хрупким материалом, поэтому он легко разрушается при растяжении, тогда как сталь представляет собой пластичный материал, способный противостоять нагрузке на растяжение.
  • Сталь имеет большую плотность на единицу площади, чем бетон, поэтому мы можем сказать, что она имеет на большую прочность, чем бетон.

Также прочитайте: Что такое вентиляционная труба для почвы | Как работает труба стека грунта » вики полезно Материал вентиляционной трубы почвы | Типы сантехнических систем

Затраты на строительство из стали и бетона

Стальная конструкция

Стоимость стальной конструкции на меньше, чем железобетонной.

По сравнению с конструкцией из бетона в сталь, количество сырья, необходимого для производства стали, немного меньше, поэтому строительство стальной конструкции более экономично.

Бетонная конструкция

Стоимость бетонной конструкции больше, чем у стальной конструкции .

По сравнению со стальной бетонной конструкцией, количество бетона требуется больше, поэтому дороже, из стальной конструкции.

Пример стоимость бетонной конструкции – для М20 (1:2:4).

  • Цемент 8 мешков 8×300= 2400
  • Песок 16 кубических футов 16×40= 640
  • Совокупный вес 32 кубических фута 32 × 60 = 1920 .

Тогда цена одного кубометра бетона составляет 4960 рупий. Для чего стоимость строительства из бетона больше, чем у стальной конструкции.

Читайте также: Что такое стены | Что такое внутренние стены | Типы материалов для внутренних стен » вики полезно Типы стеновых конструкций | Типы несущей стены

Сталь против бетона

  • Сталь является отличным материалом при растягивающей нагрузке , но не годится при сжимающей нагрузке.
  • С другой стороны, бетон является очень хорошим материалом при нагрузке на сжатие, но плохо при нагрузке на растяжение .
  • Плотность на единицу площади стали на больше, чем у бетона.
  • Там, где плотность бетона на единицу площади меньше по стали.
  • Сравните бетон со сталью; сталь должна быть более осторожной, чтобы сопротивляться коррозии, если сталь вступает в контакт с водой; он должен быть подвержен коррозии .
  • Там, где бетон естественным образом защищен от коррозии, потому что элементы, которые используются для изготовления бетона, представляют собой цемент, песок и заполнитель, который естественным образом блокируется, но следует отметить, что если арматура внутри бетона открыта, то она должна быть легко коррозия.
  • Сталь, используемая в конструкции, была 100-процентно перерабатываемым материалом, где бетон не подлежит вторичной переработке.
  • В конструкционных элементах сталь широко используется в строительстве, поскольку сталь является гибким материалом.Таким образом, мы можем создавать бесконечные приложения . С другой стороны, бетон является жестким материалом, но он мало гибок и находит применение; она имеет определенные границы.
  • Плотность стали марки составляет 7850 кубических метров , а толщина бетона марки составляет от 2800 до 3300 кубических метров.
  • Бетон
  • является устойчивым к естественному обжигу материалом, потому что он приготовлен из цемента, песка, гравия и воды, которые являются природными материалами. Там, где сталь является огнеупорным материалом, но до определенного предела температуры имеет тенденцию к деформации . Таким образом, некоторые ингредиенты должны быть добавлены вручную в , чтобы предотвратить это свойство стали.
  • Сталь
  • является пластичным элементом, тогда как бетон является хрупким элементом .
  • Сталь является хорошим проводником электричества, но бетон не проводит электричество.

Также прочтите: Разница между эскизом и рисованием | Что такое концептуальные эскизы | Чертеж концепции архитектуры | Типы чертежей для проектирования зданий

Насколько прочен бетон?

Прочность бетона зависит от прочности цементного теста .Прочность увеличивается с содержанием цемента и снижается с содержанием воздуха и воды. Это называется водоцементным отношением.

Существует три типа бетона

  • Обычный бетон
  • Стандартный бетон
  • Высокопрочный бетон

Прочность бетона зависит от группы бетона. Например:

Обычный бетон

Прочность на сжатие куба со стороной 150 мм через 28 дней в Н/мм 2

Стандартный бетон

Прочность на сжатие куба со стороной 150 мм через 28 дней в Н/мм 2

  • M25- 25
  • М30-30
  • М35-35
  • М40-40
  • М45-45

Высокопрочный бетон

Прочность на сжатие куба со стороной 150 мм через 28 дней в Н/мм 2

  • М65-65
  • М70-70
  • М75-75
  • М95-95
  • М100- 100

По верхним утверждениям можно сказать, что прочность бетона зависит от марки бетона.

  • Прочность бетона c зависит от размера заполнителя . Большой размер заполнителя снижает общую площадь поверхности, для которой требования к воде для бетона были ниже, и удобоукладываемость бетона должна быть увеличена.
  • Бетон намного прочнее, когда на него действует сжимающая нагрузка, но когда на него действует растягивающая нагрузка, это должно привести к обрушению.
  • Иногда добавляют несколько добавок для повышения удобоукладываемости и прочности бетона.
  • В конце становится ясно, что бетон немного менее прочен, чем сталь.

Также читайте: Лестница для рыбы | Что такое рыбная лестница | Типы рыбной лестницы | Рыболовные лестницы в плотинах

Бетон и сталь

Бетон

Смесь цемента, песка, заполнителя и воды в правильном соотношении для изготовления конструкции называется бетоном. Существуют различные марки бетона видов – М20, М30, М40 и т.д.

Где « M » — смесь , а 20 — прочность на сжатие через 28 дней .

  • Для бетона необходимо провести множество различных типов испытаний . Это –
    • Испытания на осадку
    • Испытания на прочность при сжатии
    • Испытания на водопроницаемость
    • Экспресс-тесты на проникновение ионов хлора
    • Начальные испытания на абсорбцию поверхности
    • Испытания на водопоглощение.
  • Испытание на осадку
  • . Это испытание предназначено для определения удобоукладываемости бетона .
  • Испытание на прочность при сжатии
  • . Это испытание предназначено для определения прочности бетона на сжатие .
  • Испытание на водопроницаемость
  • . Это испытание проводится для определения долговечности бетона по стандарту .
  • Быстрое испытание на проникновение ионов хлора. Это испытание также проводится для определения долговечности бетона.
  • Исходное испытание на поглощение поверхности — для определения стойкости к атмосферным воздействиям и химическому воздействию это испытание также проводится.
  • Испытание на водопоглощение
  • — это испытание также проводится для определения долговечности бетона при отверждении через 28 дней или 24 часа. В этом испытании размер образца куба составляет 150 мм.

Сталь

  • Сталь представляет собой сплав железа, углерода, магния и кремния .
  • В настоящее время сталь широко используется в строительстве.
  • Различными типами стали являются низкоуглеродистая сталь , конструкционная сталь и арматурная сталь.
  • Различные марки стали ar e Fe-450, Fe-500, Fe-550 и Fe-600 марки стали TMT обычно доступны для строительства.
  • Fe-600 является самым прочным сплавом и выдерживает большую нагрузку на растяжение.
  • Плотность стали 7850 куб.м.
  • Для длинной конструкции обычно используется Fe-600 TMT.

Также прочтите: что такое пьедестал | Функции пьедестала | Методы строительства: пьедесталы | Преимущества и недостатки пьедестала

Стальные и бетонные конструкции

В гражданском строительстве сталь и бетон используются в одной и той же конструкции и называются композитной конструкцией .

Основным преимуществом использования обоих компонентов в одной конструкции является то, что мы можем получить общую мощность обоих материалов вместо использования отдельного.

Обычно мы используем бетон и сталь в одной конструкции, потому что бетон отлично выдерживает сжатие, а сталь хорошо выдерживает растяжение, а также сжатие . Итак, мы используем это.

Некоторые примеры железобетонных конструкций:

  • Композитная плита
  • Составная балка
  • Композитная колонна и т. д.

Читайте также: Что такое гидравлический цемент | Использование гидравлического цемента | Как применять гидравлический цемент » вики полезно Преимущества и недостатки гидравлического цемента

Бетон против стоимости стального строительства

Цена на бетон почти надежна, потому что эти отрасли стабильны. Поэтому ингредиенты для бетона не так уж и дороги и доступны в любой части нашей страны.

Сталь является чрезвычайно мощным материалом среди всех строительных материалов.Отношение прочности к весу стали намного больше, чем у любого другого материала, поэтому количество стали меньше, чем у других. По этой причине стоимость строительства из ниже, чем из бетона.

Бетонное строительство требует квалифицированных рабочих и ответственных подрядчиков, а бетон требует процесса отверждения . Таким образом, это также длительный процесс, поскольку стоимость строительства из бетона выше.

В стальных конструкциях все строительные компоненты изготавливаются практически заранее, поэтому требуется меньше времени и труда.Это почему стоимость строительства ниже .

В бетонном здании легко выдерживает проблемы с температурой , но требует ежегодных затрат на техническое обслуживание . С другой стороны, стальное здание не имеет таких проблем, и стоимость обслуживания также ниже .

Также прочтите: Как рассчитать длину резки хомутов в балке и колонне


Краткое примечание

Сталь прочнее бетона

Прочность на сжатие бетона больше, чем у стали, чтобы выдерживать силы растяжения сталь стержни используются в бетоне из-за слабости бетона .

Стена из бетона намного  прочнее, чем  масса стали . Прочность веса стали выше, чем у других строительных материалов .

Сталь и бетон

Бетонная конструкция более прочная. На долговечность конструкции из стали отрицательно влияют погодные условия и ржавчина. Сейсмостойкость.

Бетонная конструкция хрупкая, поэтому ее сейсмостойкость на меньше.   Стальная конструкция может выдержать землетрясение более эффективно, чем бетонная конструкция e.

Также прочтите: Что такое сантехнический узел | Типы сантехнических соединений | Различные типы соединений труб и их применение

Сталь для бетона

Бетон  является традиционно используемым материалом для строительства, в то время как сталь в настоящее время набирает обороты благодаря своей гибкости и сокращению времени строительства.

Сталь , хотя и требует больших сроков выполнения заказа, известна своей быстрой установкой на месте.Однако сталь нуждается в противопожарной защите, в то время как бетону она присуща.

Сталь против бетона

Конструкционная сталь : Конструкционная сталь чрезвычайно прочная, жесткая, жесткая и пластичная; что делает его одним из ведущих материалов, используемых в строительстве коммерческих и промышленных зданий.

Бетон : Бетон – это композитный материал, состоящий из цемента , песка, гравия и воды.

Насколько прочен бетон

Обычный бетон  имеет прочность 7000 фунтов на квадратный дюйм или менее; Бетон с прочностью от 7000 до 14 500 фунтов на квадратный дюйм считается высокопрочным бетоном .

Также прочтите: Разница между связанной колонной и спиральной колонной | Что такое спиральная колонна | Что такое привязанная колонка

Стальные и бетонные конструкции

Сталь Бетон Композитные элементы используют прочность на сжатие бетона наряду с сопротивлением растяжению стали , и при соединении вместе получается высокоэффективный и легкий блок, который обычно используется для конструкций , таких как многоэтажные дома. здания и мосты.

Стоимость строительства из бетона и стали

Сталь  экономичнее, чем  бетон , но следует учитывать различные аспекты  конструкции , включая безопасность и прочность.

В пересчете на стоимость , конструкционная сталь дешевле, чем железобетон . Цена на строительство материал увеличилась и повлияла на бетон больше, чем на сталь .

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение –

Как сталь разрушается при сжатии?

Ответить на вопрос

Аналогичные вопросы

  1. Почему сталь слаба при сжатии
  2. Какие виды разрушения связаны со стальной конструкцией
  3. Что такое прочность стали при сжатии
  4. Прочнее ли металлы при растяжении или сжатии
  5. Прочно ли стекло при сжатии
  6. 98
  7. 95 Почему
  8. 95
  9. 95
  10. 95 натяжная стальная слизь
  11. Что может повредить сталь
  12. Какие бывают виды отказов
  13. Что означает вид разрушения
  14. Что такое прочность стали
  15. Что такое предел текучести стали
  16. Какова прочность древесины
  17. Чем древесина лучше при растяжении или сжатии
  18. Бетон прочнее при растяжении или сжатии
  19. Что сильнее при растяжении или сжатии

Автор вопроса: Герберт Томпсон Дата: создано: 18 ноября 2021 г.

Почему сталь слаба при сжатии

Ответил: Хантер Кук Дата создания: 21 ноября 2021 г.

Сталь

имеет высокую стоимость, плотность, низкую коррозионную и огнестойкость по сравнению с бетоном.Стальной стержень или пластина слабы при сжатии из-за коробления и имеют ограниченное количество доступных сечений и геометрий.

Автор вопроса: Генри Фостер Дата: создано: 31 мая 2021 г.

Какие виды отказов связаны со стальными конструкциями

Ответил: Уильям Харрис Дата: создано: 01 июня 2021 г.

Существует шесть основных механизмов разрушения: разрушение из-за чрезмерной пластической деформации в результате статической перегрузки или удара, неустойчивость, ползучесть, коррозия под напряжением, усталость и хрупкое разрушение.

Автор вопроса: Остин Дэвис Дата: создано: 18 января 2021 г.

Что такое прочность стали на сжатие

Ответил: Кевин Тернер Дата: создано: 18 января 2021 г.

Можно ожидать, что при комнатной температуре и выше мягкая сталь будет разрушаться пластично. В этом случае предел прочности на сжатие будет равен пределу текучести, который составляет примерно 250 МПа. При температуре около -60 °C мягкая сталь претерпевает переход от пластичности к хрупкости.

Автор вопроса: Лоуренс Коллинз Дата: создано: 18 ноября 2021 г.

Являются ли металлы прочнее при растяжении или сжатии

Ответил: Майкл Белл Дата: создано: 20 ноября 2021 г.

Сталь

одинаково прочна на растяжение и сжатие.Сталь слаба в пожарах и должна быть защищена в большинстве зданий. Несмотря на высокое отношение прочности к весу, стальные здания имеют такую ​​же тепловую массу, как и аналогичные бетонные здания.

Автор вопроса: Уоллес Гриффин Дата: создано: 31 декабря 2020 г.

Прочно ли стекло при сжатии

Ответил: Рональд Гонсалес Дата: создано: 02 января 2021 г.

Прочность стекла. Стекло обычно имеет предел прочности при растяжении 7 мегапаскалей (1000 фунтов на квадратный дюйм), однако теоретически оно может иметь прочность 17 гигапаскалей (2 500 000 фунтов на квадратный дюйм), что связано с сильными химическими связями стекла.Стекло имеет прочность на сжатие 1000 мегапаскалей (150 000 фунтов на квадратный дюйм).

Автор вопроса: Дэвид Прайс Дата: создано: 28 января 2021 г.

Почему сталь на растяжение хороша

Ответил: Джейкоб Дэвис Дата: создано: 30 января 2021 г.

Преимущества использования стали: Сталь очень прочна как на растяжение, так и на сжатие и поэтому обладает высокой прочностью на сжатие и растяжение. Сталь — пластичный материал, и перед разрушением она поддается или прогибается. Сталь обычно собирается относительно быстро.2 июл 2019

Автор вопроса: Джек Эрнандес Дата: создано: 10 октября 2020 г.

Что может повредить сталь

Ответил: Брэндон Аллен Дата: создано: 12 октября 2020 г.

Нержавеющая сталь может быть повреждена абразивными губками, неподходящими чистящими средствами и даже обычными вещами, такими как вода и соль. Несмотря на свое название и репутацию, нержавеющая сталь может как окрашиваться, так и ржаветь.16 октября 2019 г.

Автор вопроса: Джек Моррис Дата: создано: 14 декабря 2020 г.

Какие существуют типы отказов

Ответил: Колин Смит Дата: создано: 14 декабря 2020 г.

Есть три вида неудач, но только из-за одного вам действительно следует расстраиваться

  • Предотвратимые сбои.Первый и наиболее очевидный тип сбоя — это «предотвратимый сбой», который, по сути, и звучит так: сбой, который вы знали и могли предотвратить.
  • Комплексные отказы.
  • Интеллектуальные сбои.

23 августа 2018 г.

Автор вопроса: Хью Келли Дата: создано: 30 октября 2021 г.

Что означает режим отказа

Ответил: Исайя Брукс Дата: создано: 31 октября 2021 г.

Режим сбоя является причиной сбоя или одним из возможных способов сбоя системы.Когда система имеет много потенциальных путей отказа, она имеет несколько режимов отказа или конкурирующих рисков. Анализ режимов и последствий отказов (FMEA) — это методология анализа причин отказов и понимания их частоты и влияния.

Автор вопроса: Джеффри Льюис Дата: создано: 22 сентября 2021 г.

Какова прочность стали

Ответил: Брайан Коулман Дата: создано: 22 сентября 2021 г.

Предел прочности при растяжении для конструкционной стали составляет 400 мегапаскалей (МПа), а для углеродистой стали — 841 МПа.Прочность на растяжение различна для разных сортов стали. Существует три типа прочности на растяжение: Предел текучести – напряжение, которое материал может выдержать без остаточной деформации.

Автор вопроса: Авраам Джексон Дата: создано: 07 февраля 2022 г.

Каков предел текучести стали

Ответил: Карл Тернер Дата: создано: 07 февраля 2022 г.

Величина предела текучести зависит от марки стали. Мягкая сталь (MS) имеет предел текучести около 250 МПа при растяжении; Марка Fe415 имеет предел текучести 415 МПа.

Автор вопроса: Доминик Грин Дата: создано: 19 января 2022 г.

Какова прочность древесины

Ответил: Эван Джонс Дата: создано: 20 января 2022 г.

Прочность на сжатие: нагрузка от 500 кг/см2 до 700 кг/см2 достаточна для проверки прочности древесины. Прочность на растяжение: когда древесина достаточно прочна на усилие на растяжение. Если создается перпендикулярная сила, то древесина слабее. 500-2000 кг/см2 – диапазон прочности на растяжение.

Автор вопроса: Альфред Вашингтон Дата: создано: 16 ноября 2021 г.

Чем древесина лучше при растяжении или сжатии

Ответил: Брюс Миллер Дата: создано: 18 ноября 2021 г.

Древесина на сжатие на 30% прочнее, чем на растяжение.Древесина сильнее сопротивляется сдвигу поперек волокон, чем параллельно волокнам. Влажная древесина подвержена гниению, а значит, гниению. Чтобы сопротивляться гниению, содержание влаги в древесине должно быть ниже 20%.

Автор вопроса: Райан Уокер Дата: создано: 21 ноября 2021 г.

Прочен ли бетон на растяжение или сжатие

Ответил: Мартин Роджерс Дата: создано: 21 ноября 2021 г.

На самом деле, бетон крепок на растяжение – он намного прочнее на сжатие (в десять раз).Причина в его строении. Бетон состоит из набора материалов (несколько видов заполнителей, цемент, пуццолан, вода, воздух), которые склеиваются цементным тестом.

Вопрос задан: Алехандро Симмонс Дата: создано: 02 января 2022 г.

Что сильнее: растяжение или сжатие

Ответил: Диего Паркер Дата: создано: 02 января 2022 г.

Согласно этой таблице древесина обычно в 2 раза прочнее на растяжение, чем на сжатие, и почти в 10 раз сильнее, чем на сдвиг.И изгиб почти так же силен, как сила растяжения. 10 января 2011 г.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.