404 Cтраница не найдена
Мы используем файлы cookies для улучшения работы сайта МГТУ и большего удобства его использования. Более подробную информацию об использовании файлов cookies можно найти здесь. Продолжая пользоваться сайтом, вы подтверждаете, что были проинформированы об использовании файлов cookies сайтом ФГБОУ ВО «МГТУ» и согласны с нашими правилами обработки персональных данных.
Размер:
AAAИзображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайтаК сожалению запрашиваемая страница не найдена.
Но вы можете воспользоваться поиском или картой сайта ниже
|
|
Педагогический (научно-педагогический) составИспытание на неограниченное сжатие | Геоинженер.
Неподтвержденная прочность на сжатие (UCS) означает максимальное осевое сжимающее напряжение, которое образец может выдержать при нулевом ограничивающем напряжении. Из-за того, что напряжение прикладывается вдоль продольной оси, испытание на неограниченное сжатие также известно как испытание на одноосное сжатие 9.0004 . UCS — это параметр, широко используемый в геотехническом проектировании, но он может не отражать прочность на месте. В больших масштабах на свойства массива сильно влияют другие факторы, включая неоднородности, разломы и выветривание.Во время испытания, помимо осевой нагрузки, обычно измеряют осевую и поперечную деформации для определения модуля упругости образца и коэффициента Пуассона.
Лабораторная процедура
Отбор проб
Образцы извлекаются с помощью керна и тщательно отбираются, чтобы быть репрезентативными для исходной горной породы. Минимальный диаметр образца должен быть не менее 47 миллиметров и в 10 раз превышать размер самого большого зерна минерала (или в 6 раз больше для более слабых пород, например, песчаников, мергелей).
Отношение длины к диаметру (L/D) образцов должно составлять от 2,0 до 2,5 в соответствии с ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам) и 2,5–3,0 в соответствии с ISRM (Международное общество механики горных пород). Цилиндрические поверхности подготовлены для того, чтобы быть плоскими и гладкими. В частности, торцы образца должны быть выровнены с допуском 0,02 мм и не должны отклоняться от перпендикулярности более чем на 0,06 градуса.
Целью процедуры является сохранение свойств образца на месте до проведения испытания. Поэтому влажность, зарегистрированная в полевых условиях, также должна сохраняться до испытаний.
Для получения надежного значения UCS требуется не менее 5 образцов.
Аппаратура
Аппаратура, используемая для проведения испытания на неограниченное сжатие, состоит из следующих частей:
Нагружающее устройство: Нагружающее устройство должно быть спроектировано таким образом, чтобы постоянно прилагать нагрузку с требуемой скоростью до конца испытания.
Тест может быть стресс-контролируемым или стресс-контролируемым. Отмечается, что только устройства с регулируемой деформацией могут фиксировать поведение материала после разрушения.
Пластины: Осевое напряжение, прикладываемое нагружающим устройством, передается на образец двумя стальными пластинами, изготовленными с минимальной твердостью по Роквеллу 58. Их диаметр должен быть как минимум равен диаметру образца. Отношение длины к диаметру также должно быть не менее 0,5.
Устройства для измерения деформации: Осевые и поперечные деформации измеряются различными устройствами (например, линейными регулируемыми дифференциальными трансформаторами (LVDT), компрессометрами, тензодатчиками электрического сопротивления).
Процедура испытания
Две пластины должны быть тщательно очищены перед помещением образца в испытательную камеру. Нагрузку следует прикладывать непрерывно со скоростью от 0,5 МПа/с до 1,0 МПа/с (в случае нагрузочного устройства, регулируемого напряжением), и отказ должен произойти примерно через 10 минут.
Данные о напряжении и деформации могут быть записаны с помощью электронной системы, имеющей соответствующие характеристики точности. Максимальная нагрузка записывается в ньютонах с точностью до 1%.
Результаты
Типичная диаграмма напряжения-деформации, полученная в результате испытания на одноосное сжатие ненарушенного образца базальта, представлена на Рис. 1 . UCS является пиковым значением диаграммы и равен 44,7 МПа. Фотографии образца до и после испытания представлены на рис. 2. В процессе разрушения трещины распространяются снизу вверх по образцу, срезая большой кусок образца.
Рисунок 1: Кривая напряжения-деформации испытания на безграничное сжатие образца базальта.
Рисунок 2: Фотографии образца до и после процедуры испытаний.
Запись процесса испытаний другого образца базальта представлена на видео ниже.
Расчеты
Осевая деформация рассчитывается как:
ε a = Δl / L Где е a : Осевая деформация, Δl: Изменение измеренной осевой длины и L 0 : Исходная длина образца.
Диаметральная деформация рассчитывается как:
ε d = Δ d / D 0
9000 2 Где ε d : Диаметральная деформация, Δd: Изменение диаметра и D 0 : начальный диаметр образца.Напряжение сжатия рассчитывается как:
σ = P / A 0
Где σ: Напряжение сжатия, P: Нагрузка и A 0 : Начальная площадь поперечного сечения образца.
Таким образом, Прочность на неограниченное сжатие рассчитывается для максимальной приложенной нагрузки: 09
Модуль упругости (модуль Юнга) E который представляет собой отношение между осевым напряжением и осевой деформацией, может быть получено несколькими методами. Обычно его рассчитывают при уровне напряженно-деформированного состояния около 50 % от максимальной нагрузки.
E = Δ σ / Δε a (при 50 % максимальной нагрузки)
2 n = — (ε d / ε a )
Поправки на размер:
Согласно ASTM предпочтительное отношение L/D образца составляет 2,0.
Поэтому для больших соотношений применяется формула коррекции (меньшие порции недопустимы). В частности, прочность на одноосное сжатие пересчитывается как:
σ c = σ UCS / (0,88 + 0,222*(D/L))
Где σ c — скорректированная прочность на одноосное сжатие.
Характеристика горных пород и типичный диапазон UCS на основе типов горных пород
Основываясь на их прочности на одноосное сжатие, породы можно охарактеризовать от очень слабых до очень прочных следующим образом: 8
Диапазон прочности (МПа)
Типичные типы пород
Очень слабые
10-20
901 88выветрелые и слабоуплотненные осадочные породы
Слабые
20-40
слабосцементированные осадочные породы, сланцы
Средние
40-80
компетентные осадочные породы; некоторые низкоплотные крупнозернистые магматические породы
крепкие
80-160
прочные магматические породы; некоторые метаморфические породы и мелкозернистые песчаники
Таблица 1: Классификация твердости горных пород (от Attewell & Farmer 1976).
Диапазон прочности на одноосное сжатие для большого количества типовых пород представлен в таблице 2.
Типовые типы пород осевой Прочность на сжатие (МПа) | |
Гранит | 100-250 |
Диорит | 150-300 |
Диабаз | 100-350 |
| 90 058 Габбро | 150-300 |
Базальт | 100-300 | 9 0201
Гнейс | 50-200 |
Мрамор | 100-250 |
Шифер | 100-200 | Кварцит | 150-300 |
Песчаник | 20-170 90 009 |
Сланец | 5-100 |
Известняк | 30-250 |
Доломит | 30-250 |
Таблица 2: Типичные значения прочности на одноосное сжатие для различного количества горных пород (от Attewell и Фармер, 1976).
Ссылки
ASTM D7012-14e1, (2014). Стандартные методы испытаний прочности на сжатие и модулей упругости неповрежденных образцов горных пород при различных состояниях напряжения и температуры, ASTM International, West Conshohocken, PA.
Эттьюэлл, П.Б. и Фармер, И. В. (1976). Основы инженерной геологии. Чепмен и Холл, Лондон.
МСРМ, (1979). Предлагаемые методы определения прочности на одноосное сжатие и деформируемости горных пород. Международный журнал механики горных пород и горных наук и рефератов геомеханики. 16, 2.
Прочность стали на сжатие
Что такое прочность на сжатие?
Прочность на сжатие — это способность материала выдерживать давление силы, которая толкает, сжимает или сжимает его. Если здание имеет низкую прочность на сжатие, оно с большей вероятностью прогнется и разрушится под давлением.
Вот почему крайне важно обеспечить, чтобы взрывостойкое здание было изготовлено из материала с высокой прочностью на сжатие, такого как сталь.
При взрыве возникает взрывная волна, которая движется наружу со сверхзвуковой скоростью. Взрывная волна может вызвать разрушительные структурные повреждения зданий, которые не могут выдержать сжимающую силу. Что еще более важно, когда конструкция выходит из строя, это может привести к жертвам в результате немедленного обрушения и осколков.
Ниже мы рассмотрим прочность стали на сжатие и то, как это делает ее идеальным материалом для взрывостойких зданий.
Как измеряется прочность на сжатие?
Прочность на сжатие определяет, какую нагрузку может выдержать материал. Мы можем измерить прочность материала на сжатие, выполнив тест, в котором сила прикладывается сверху вниз к объекту и снизу вверх (тем самым сжимая его). Измерение прочности на сжатие определяется путем деления силы, необходимой для деформации материала, на площадь поверхности поперечного сечения объекта.
Измерение прочности на сжатие в конечном счете дает нам величину силы, которая потребуется, чтобы заставить ваш материал разрушиться, и указывается одним из двух способов: в фунтах на квадратный дюйм (psi) или в мегапаскалях (MPa).
В США фунт на квадратный дюйм является наиболее распространенным показателем прочности на сжатие. (Обратите внимание, что 1 паскаль = 0,00014503773800722 фунтов на квадратный дюйм, что составляет 1 МПа = 145,03773773 фунтов на квадратный дюйм.)
СКОЛЬКО ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ НЕОБХОДИМО ДЛЯ ВЗРЫВОУСТОЙЧИВОГО ЗДАНИЯ?
Поскольку взрывостойкие здания рассчитаны на значительное давление, они построены из материалов с высоким уровнем давления на квадратный дюйм. Такие элементы, как двери и другие приспособления, которые могут выйти из строя и превратиться в снаряды во время взрыва, также должны быть изготовлены из материалов, способных выдерживать давление взрыва.
Жилой дом может быть разрушен взрывом с избыточным давлением 2-3 фунта на квадратный дюйм и вызвать тяжелые жертвы от разлетающихся обломков. При давлении 5 фунтов на квадратный дюйм мы можем ожидать, что большинство зданий рухнет, а к тому времени, когда мы доберемся до 20 фунтов на квадратный дюйм, взрыва будет достаточно, чтобы разрушить даже самые прочные конструкции.
Тем не менее, никакие отраслевые нормы не определяют рейтинги прочности для взрывостойких зданий. Самое близкое, что у нас есть, это рекомендуемые практики (RP) от Американского института нефти (API). Они называются API RP 752 и 753. Они предназначены для обеспечения безопасности проектирования, строительства, установки и обслуживания как временных, так и постоянных сооружений в опасных зонах, включая взрывостойкие здания. При выборе взрывостойкого здания крайне важно убедиться, что оно соответствует требованиям API RP 752/753.
Как взрывостойкие строительные компании используют прочность на сжатие для обеспечения безопасности зданий
Взрывостойкие строительные компании проверяют несущую способность своих конструкций, фундаментов и несущих колонн. Очень важно знать предел прочности строительных материалов на сжатие, как долго они могут выдерживать давление и каким образом они разрушаются при достижении своего верхнего предела. Изгибаются ли они, деформируются, трескаются или разбиваются таким образом, что это угрожает жизни человека?
Но хотя очень важно оценить степень сжатия, которую могут выдержать строительные материалы, безопасность здания также зависит от того, как оно реагирует на другие сопутствующие силы.
Это потому, что за взрывом могут последовать толчки, пожар или ударные волны. Таким образом, прочность на сжатие является частью более обширного набора уравнений, включающего прочность на сдвиг и прочность на растяжение.
Вот почему компании, занимающиеся взрывобезопасным строительством, должны проводить всесторонние взрывные испытания.
Почему сталь — лучший вариант
Нельзя отрицать превосходную прочность стали по сравнению с другими материалами. Его отношение прочности к весу в восемь раз выше, чем у бетона, другого популярного взрывостойкого строительного материала. Сталь также обладает превосходной прочностью на растяжение и сдвиг, хотя точные измерения зависят от ее состава.
Сталь является самым прочным строительным материалом, что делает ее идеальной для взрывостойких зданий. Горячекатаная конструкционная сталь является наиболее эластичной, ее прочность на растяжение и сжатие составляет примерно 50 000 фунтов на квадратный дюйм. Большая часть конструкционной стали имеет прочность на сжатие около 25 000 фунтов на квадратный дюйм.