Методы приложения статических нагрузок

Для создания нагрузок при испытаниях используют штучные грузы; сыпучие материалы; емкости, наполненные водой; пневматические подушки; гидравлические и винтовые домкраты. В качестве штучных грузов используются гири, металлические отливки и поковки, бетонные и железобетонные блоки, которые перед испытаниями взвешиваются и маркируются. Для передачи усилий используются также тали, полиспасты, лебедки при включении их в цепь динамометров. Основным требованием, предъявляемым к внешним воздействиям, является их стабильность во времени и возможность надежного контроля их значений.

В лабораторных условиях при испытании моделей и образцов материалов применяется стандартное прессовое оборудование и испытательные машины.

Подвешивание грузов является самым простым способом создания сосредоточенных нагрузок, причем его преимуществом по сравнению с другими способами является то, что при подвеске грузов действующее усилие не зависит от прогибов испытуемой конструкции. Однако этот способ является достаточно громоздким. Возможно также сооружение под испытуемой фермой временных подмостей, которые выполняют двойную функцию. Они предохраняют испытателей от возможных аварий и, кроме того, являются устройствами, позволяющими крепить к ним измерительные приборы. Аналогично прикладывается сосредоточенная нагрузка и к верхним узлам ферм. При проектировании устройств для крепежа подвесок следует обратить внимание на недопустимость ослабления узлов испытуемой фермы и на необходимость принятия мероприятий, исключающих местное повреждение металлоконструкций.

При использовании натяжных приспособлений отпадают трудоемкие работы по взвешиванию и перемещению грузов; направление прикладываемых усилий может быть произвольным; требуемые устройства компактны, легко вписываются в технологическую схему цеха и их использование не вызывает затруднений в стесненных условиях; возможна автоматизация регулирования значений нагрузок, для этого в цепь натяжного устройства может быть включен динамометр с тензорезисторными преобразователями

.

Схема приложения сосредоточенной нагрузки

К недостатку такого способа приложения нагрузки относятся: необходимость в случае одновременного приложения ряда нагрузок производить постоянное регулирование усилий, чувствительность нагрузки к развитию пластических деформаций в конструкции при длительном приложении нагрузки, а также к изменению температуры. Однако отмеченные недостатки могут быть устранены методами автоматизированного контроля нагрузок с использованием микропроцессорной техники.

При испытании конструкций на полигонах и в лабораториях широко используются для создания сосредоточенных силовых воздействий домкраты. К преимуществам использования домкратов относится их малогабаритность, простота создания и регулирования нагрузки, возможность приложения нагрузки по любым направлениям.

Существуют различные типы домкратов, создающие нагрузки до 1000 кН и имеющие ход поршня от 100 до 315 мм. Усилие, создаваемое домкратом, определяется по показанию технического манометра класса не ниже 2,5, измеряющего давление с точностью до ±2,5%.

Каждый домкрат вместе с насосной станцией и гидросистемой подлежит обязательной поверке с помощью эталонных динамометров или на испытательных прессах.

При проведении испытаний конструкций создаются стационарные или временные стенды. В простейшем случае стенд представляет собой совокупность опор и опорных устройств, на которых располагается испытуемое изделие. Временные сборно-разборные стенды представляют собой, как правило, металлические фермы, причем конструкция и силовое оборудование устанавливаются так, что они образуют замкнутую систему, не передающую нагрузку на то основание, на которое опирается сборно-разборная ферма.

Стационарные стенды, как правило, представляют собой монолитные железобетонные или металлические конструкции, расположенные на мощном железобетонном монолитном фундаменте. Стенд оснащается устройствами, позволяющими осуществлять крепеж измерительной аппаратуры. Стационарные стенды обычно предназначаются для испытаний изделий определенного типа.

Широкими возможностями обладают лаборатории с силовыми полами и мостовыми кранами высокой грузоподъемности. Силовой пол - это мощная железобетонная плита, в верхней части которой заподлицо с поверхностью установлены шины, надежно заанкеренные в теле бетона. Шины могут быть выполнены в виде металлической коробки с прорезью В прорезь вставляются болты, к которым крепится испытуемый объект и силовое оборудование.

Наличие силового пола позволяет гибко устанавливать испытываемые объекты, обустраивать их инвентарной сборно-разборной оснасткой, широко применять различные нагрузочные системы и измерительные комплексы.

Примером приложения сосредоточенных нагрузок может служить простейший случай нагружения конструкции на временном стенде. К испытуемой балке прикладывается с помощью домкрата 3, тяг 2, поперечных траверс 1 сосредоточенная сила.

В случае стационарного стенда схема нагружения сосредоточенными силами балки 5 представлена на рис. Нагрузка от домкрата 2 переда­ется через продольные траверсы 3. С помощью поперечной траверсы и анкера 4 реакция передается на основание6.

Схема испытания на стационарном стенде