Способы определения напряжений в элементах (сочетаниях) при статических испытаниях мостов

Метод тензометрии. Этот метод является основным при экспериментальном определении напряжений. Суть метода-с помощью спец точных приборов, наз тензометрами, измеряют деформации в какой-либо точке (зоне) элемента и по их величине, используя зависимость Гука, определяют напряжения. Деф-ии измер на отрезке, длина кот назыв базой S, при работе в упругой стадии. Тензометрами измеряют абсолютное удлинение (укорочение) базы ΔS и по нему опред сред относительную деф-ию ε=ΔS/S. Для точности-база S дб меньшей. При лин напр сост для опред напряжения достат измер Δ S на базе, расположенной по направлению действующего усилия. По полученному значению ε и известному модулю упр Е вычисл напряж-е σ=εE. Плоское напр сост- в заданной точке (зоне) измер деформации в 2х или 3х направлениях. Тензометры: - механические, -резистивные (измен электр сопротивления тензометра при его деформации), -струнные (измер частота колеб проволоки в приборе в завис от напр), - ескостные (в основе конденсатор переменной емкости), -индуктивные (катушка жестко закреплена, сердечник-перемещается).

Поляризационно-оптический метод. Является основным. Основан на свойстве большинства прозрачных изотропных материалов приобретать под действием напряжений (деформаций) способность двойного лучепреломления, величину которого измеряют оптическими приборами при просвечивании модели поляризованным светом. Использ материалы, кот имеют св-во двойного преломления света (стекло, целлулоид, матер на основе эпоксид смол). Для исслед напр-ого сост изгот модель узла или детали и помещают в полярископ (в нем имеется поляризатор и анализатор). Просвечивание делают пучком поляризованного света, в котором световые колебания в отличие от пучка естественного света происходят в одной плоскости. Вкратце: есть изоклины-с ними одинаков наклон направлений гл напряжений, изохромы—аждой полосе соотвествует порядок полосы, эти полосы соответствуют разности гл напряжений. Отедляют изохромы от изоклин-за поляризатором и анализатором ставят скрещенные слюдянные пластинки. На реальных объектах-исследуемый участок покрывают тонким слоем оптически активного материала, наз фотоупругим покрытием, который изготавливается на основе эпоксидных смол. Покрытие воспроизводит деформации верхнего слоя элемента при его нагружении. При облучении покрытияч поляриз пучком света, кот отражается от поверхности элемента, можно получить картинку полос, аналогичных получаемым при просвечивании прозрачных моделей.

Метод хрупких покрытий. На поверхность исследуемого элемента тонким слоем (0,05-0,10 мм) наносят спец лак, твердые канифольные смолы, оксидированную аллюмин фольгу и тд, образуя хрупкое покрытие. При нагружении элемента в покрытии возникают трещины, перпендик-ые действию гл растяг напр-ий, т.о получ трещины являются траекториями гл напряж-й. По последовательности образования трещин судят о характере изменения напряж сост в процессе нагружения и наиб напряж зонах. Лаком покрывают элемент в нагруженном состоянии. После высыхания-разгружают. В покрытии появл трещины, перпенд-ые действию гл сжим напр-й, возник в элементе. Значение гл напр опред тензометрированием или по тензочувствительности поверхности, определяемой относительным удлинением.

Магнитометрический метод.Основа-явление магнитной анизотропии., возникающей при изменении напряженного состояния. Эффект магнитострикции заключается в изменении формы и размеров ферромагнитных материалов при их намагничивании. Зависимость между напряжением σ, магнитной проницаемостью μ, магнитной индукцией В_S и удельным значением магнитострикции λ_S: σ=(Δμ/μ)-(B²_S/2μλ_S), Δμ-приращение магнитнорй проницаемости в рез-те действия мех напряж. Для измерения механических напряж в элементах: приборы, работающих по данному принципу: приборп Максимова и измеритель остат напряжений ИОН-4М. Осн на исп эффекта магнитоупругости. При создании напр-й в элементе из ферромагнит материала в направлении действия нормальных напряжений изменяются магнитные характеристики материала. Эти изменения трансформируются в электрические сигналы, кот регистрируются прибором. Для бетона, дерева и тд: на поверхность испытуемого элемента в зонах измерения напряжений наклеивают тонкие пластинки из ферромагнетика с таким расчетом, чтобы измеряемые деформации (напряжения) воспроизводились в наклеенных пластинках. Измер деформации. От измеренных деформаций в пластинках переходят к напряжениям в испытуемом элементе с учетом разницы в упругих постоянных (модуля упругости и коэффициента Пуассона) материала пластинки и элемента. Оценку напр сост металла по его магнит хар-кам производ «магнитными метками». Наведение внешним магнитным полем остаточной намагниченности в отдельных локализованных зонах исследуемого металла. Таким способом-контроль арматуры в жб.

Метод муаровых полос. Дает полную картину распределения перемещений и деформаций сразу на всей поверхности исследуемого тела. Суть: на поверхность исследуемой конструкции до ее нагружения наносится сетка линий с частотой в 5-100 линий на 1 мм. После нагружения внеш нагрузкой сетка деформируется. Совмещая изображения сетки до и после деф-ии получают картину деф-ий. «+»-применим метод при всех деф-упругих и упруго-пластических.

Голографический метод. На фотопластинку одновременно с «сигнальной» волной, рассеянной объектом, направляют «опорную» волну от того же источника света и получают голограмму, т.е зафиксированную на фотопластинке интерференционную картину. Если эту голограмму облучить лучом лазера в той же оптической системе, то возникает пространственное изображение предмета. Совмещение голограмм объекта исследований до и после загружения порождает картину полос, по которой можно судить о деформированном состоянии объекта.