Свойства строительных материалов в примерах и задачах

41

где Тп период продольных колебаний (минимальный интервал

времени, через который происходит повторение аналогичного движения тела), с.

При подстановке в формулу (97) всех исходных значений в указан­

ных единицах измерения динамический модуль Юнга устанавливается в паскалях.

Динамический модуль сдвига &д , МПа, - это показатель,

характеризующий способность материала сопротивляться упругим кру­ тильным деформациям при динамических воздействиях. Определяется ди­

намический модуль сдвига по формуле

тильных колебаний образца (частота резонанса), установленная резо­

Собственная частота крутильных колебаний образца и коэффициент, учитывающий геометрические особенности его поперечного прямоуголь­ ного сечения, определяются по следующим формулам:

занных единицах измерения динамичес/.ий модуль сдвига устанавливает­ ся в паскалях.

42

ент, учитывающий геометрические особенности поперечного сечемия об­ разца, безразмерная величина.

Для определения динамических показателей упругости резонансный метод является не единственным, хотя и весьма распространённым. Есть я другие методы для установления этих показателей (например,

импульсный ультразвуковой) на основе совершенно иных исходных харак­ теристик, которые в настоящем учебном пособии рассматриваться не бу­ дут»

Динамические показатели упругости широко используются для оцен­ ки.качества звукоизоляционных материалов, а также для установления ряда свойств (прочность, пористость и другие свойства) различных конструкционных материалов.

П л а с т и ч н о с т ь - свойство твёрдых материалов изме­

нять без разрушения свои размеры и форму под влиянием внешней наг­ рузки или внутренних напряжений и устойчиво сохранять образовавшие­ ся при этом размеры и форму после устранения этого влияния. Для пластичных материалов отличительным признаком перед разрывом являет­ ся зысоквл их текучесть, проявляющаяся в значительных продольных равномерных деформациях, сменяющихся местными деформациями с образо­ ванием шейки, при практически неизменном напряжении. Проявление та­ ких признаков в материале соответствует его пределу текучести.

Предел текучести - это напряжение, при котором происходит рост деформаций в материале без увеличения нагрузки, устанавливается по ^ формуле (7 7 ). Для пластичных материалов с мало выраженной текучестью устанавливают условный предел текучести, за который принимают напря-

П о л з у ч е с т ь свойство материала обладать способно­ стью непрерывно увеличивать в течение продолжительного времени свою предельную деформацию при неизменной, действующей на этот материал, относительно небольшой нагрузке (то есть такой, которая вызывает в материале напряжения ниже предела упругости).

, Ползучесть строительных материалов может характеризоваться де­ формацией ползучести, характеристикой ползучести, мерой ползучести, скоростью ползучести и пределом ползучести.

Деформация ползучести £ п , мм/м, - это пластическая деформа­ ция изделия из данного материала на единицу его длины, установленная после действия на этот материал постоянной длительной нагрузки. Оп­

цах измерения деформация ползучести применяется, например, при под­

ственном развитии в материале пластических деформаций по отношению к упругим при действии на него постоянной длительной нагрузки. Опре­ деляется характеристика ползучести по формуле

где £п деформация ползучести, мм/м; £о начальная упру­

гая деформация, установленная в образце сразу после его эагружения постоянной длительной нагрузкой, мм/м.

Начальная упругая деформация представляет собою не что иное,

как относительную продольную упругую деформацию, вызванную действием

первоначальная длина образца (до испытаний), мм; 1000 - количество

4 6

ТX

где £п деформация ползучести материала, мм/мм; Т контро­

лируемый период времени между предыдущим и последующим замерами де­ формируемого образца, ч.

Если после нескольких последовательных определений бу­

дет зафиксировано, что скорость ползучести нагруженного материала установилась постоянной - это будет означать, что испытываемый мате­ риал достиг предела ползучести.

Предел ползучести нагруженного деформируемого материала - это напряжение, соответствующее установившейся ползучести, при которой остаточные деформации развиваются с постоянной скоростью. А устано­ вившаяся ползучесть, какой бы она ни была продолжительной во време­ ни, всегда сменяется ускоренной ползучестью, завершающейся в конеч­ ном итоге разрушением материала (рис. 6 ) .

М е х а н и ч е с к а я р е л а к с а ц и я , называемая так­

же релаксацией напряжений, - это свойство упругонапряжённых твёрдых материалов снижать напряжённое состояние вследствие постепенного частичного перехода упругой деформации в пластическую при сохране­

нии начальной своей деформации (рио. 7 ) . *

Механическая релаксация строительных материалов может характе­

ризоваться падением напряжения, ресурсом релаксации, скоростью ре­ лаксации, временем релаксации и пределом релаксации.

Падение напряжения Д б , МПа, - это разность между началь-

47

Рис. 6 . Условные стадии ползучести материала, напряжение кото­ рого не превышает предела упругости:

Рис. 7 . Зависимость напряжения и деформации от времени при ме­ ханической релаксации:

48

ным и оставшимся в материале напряжением к контролируемому моменту времени, подсчитывается по формуле

шееся в материале напряжение к контролируемому моменту времени, МПа.

которая при соответствующих условиях может ещё способствовать даль­ нейшему процессу механической релаксации вплоть до полного заверше­ ния этого процесса. Ресурс релаксации обычно подсчитывается в про­

центах - формула (Н У ), но в отдельных случаях может возникать необ­

ходимость представлять этот показатель безразмерной величиной (нап­

рактеристика степени быстроты происходящего в материале процесса механической релаксации за контролируемый период времени, подсчиты­ вается по формуле

где и б2 - напряжения в материале на различных стадиях

происходящего в нём процесса механической релаксации, МПа, кПа или

4 9

где Tt - интервал времени, в течение которого начальное напря­

жение в материале уменьшается до контролируемого значения, соответ­

Возможна и стабилизация оставшихся в материале нерелаксированных напряжений. В этом случае считают, что достигнут предел релаксации.

Предел релаксации - это оставшееся в материале нерелаксированное напряжение, установившееся в определённых условиях с течением времени на постоянном уровне.

Твёрдость статическая для материалов с высокой твёрдостью (нап­ ример, металлы), Н сТ , МГ1а, устанавливается вдавливанием в обра­ зец инденторов (малодеформирующихся тел) постоянной силой в течение строго определённого времени. При этом испытании ицденторы могут быть в виде шара, конуса или пирдмиды.

В общем случае

в течение строго определённого времени. При этом испытании индвнтор

используется в виде полусферы (рис. б ). В общем случае

50

Рио. 80 Схема испытаний материалов с низкой твёрдостью на статическую твёрдость:

Рис, 9 , "хемы испытаний образцов-балок на растяжение при

изгибе:

с.'

А - одной центральной сосредоточенной нагрузкой; Б - Двумя равными сосредоточенными симметрично' расположенными нагруз­ ками