Растяжение образцов арматурной стали с построением диаграммы (ГОСТ 12004-81).

 

1. Приборы и материалы:

 

1. Разрывная машина МИ-20УМ. Предельная нагрузка – 20 кН (2т). Скорость перемещения подвижной траверсы – от 0,5 до 60 мм в мин.

2. Штангенциркуль.

3. Набор образцов арматурной стали.

 

2. Основные положения:

 

Испытания на растяжение является основным методом определения механических свойств арматурной стали, которые характеризуются следующими основными показателями:

1- пределом текучести;

2- временным сопротивлением разрыву;

3- относительным удлинением;

4- относительным равномерным удлинением.

 

1.Предел текучести.

Различают физический и условный пределы текучести.

-У углеродистых сталей марок Ст3 и Ст5 выражен физический предел текучести- напряжение, соответствующее наименьшей нагрузке (Р_т),при которой образец стали, при растяжении деформируется без заметного увеличения нагрузки:

σ_т= (Н/мм²), где

Р_т- осевая, растягивающая нагрузка, действующая на образец в момент его деформации.

F₀-начальная площадь поперечного сечения образца до его испытания (мм²)

F₀= (мм²)

 

-У низколегированных арматурных сталей физический предел текучести отсутствует, т.е. диаграмма растяжения не имеет явно выраженной площадки текучести. Для них определяется условный предел текучести, - напряжение при котором пластическая деформация образца достигает 0,2% от начальной длины образца – l₀.

Практически для определения нагрузки, которая вызывает деформацию, соответствующую условному пределу текучести, следует выполнить следующие действия, используя графический метод.

На диаграмме растяжения Р-∆l, провести прямую ОА, совпадающую с прямолинейным участком диаграммы растяжения. Определить положение точки О. Через точку О провести ось ординат ОР. Для определения нагрузки, соответствующей условному пределу текучести – (Рт)_0,2, необходимо от начала координат по оси абсцисс отложить отрезок ОВ, величина которого равна заданному остаточному удлинению 0,2% l₀. Длина отрезка ОВ(мм) рассчитывается исходя:

ОВ= , где l₀-рабочая начальная длина образца, в мм.

М-масштаб диаграммы Р-∆l.

Масштаб диаграммы в приложении к настоящей лабораторной работе равен 15:1 (1 мм удлинения образца соответствует 15мм на оси абсцисс - ∆l)

Из точки В провести прямую ВД, параллельную прямолинейному участку диаграммы растяжения. Ордината точки пересечения этой прямой с диаграммой определит нагрузку (Рт)_0,2, соответствующую условному пределу текучести.

(σ_т)_0,2= ()

 

2. Временное сопротивление разрыву – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке Р_max, предшествующей разрушению образца:

 

()

 

3. Относительное удлинение после разрыва является характеристикой пластичности стали, и определяется отношением приращения расчётной длины образца, к начальной расчётной длине, выраженной в % % от начальной расчётной длины.

 

δ= (%%), где

 

l_к- конечная расчётная длина, измеренная после разрыва образца

l₀- начальная расчётная длина до начала испытания образца.

 

4. Относительное равномерное удлинение – на разрывных машинах типа МИ-20 УМ не определяется.

 

При испытании образца на разрывной машине с дисплея списываются координаты (Р_тек,) и перемещение (удлинение) - ∆l.

Диаграмма построенная в координатах Р_тек, -∆l зависит от размеров образца. Для того чтобы диаграммы не зависели от размеров испытываемых образцов и были сравнимы для различных сталей, первичную диаграмму перестраивают. При этом удлинение ∆l делят на начальную длину образца l₀.

 

(), а нагрузки, на начальную площадь поперечного сечения F₀

 

().

 

Координаты «σ-ζ» - используют для построения условной диаграммы растяжения, которая подобна первичной, т.к. при ее построении, абсциссы и ординаты первичной диаграммы делятся на постоянные величины.

Разные марки сталей имеют диаграммы различных видов.

 

3. Порядок проведения лабораторного испытания образцов сталей.

 

1. Замерить диаметр и рабочую начальную длину образца штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.

2. Установить образец в захваты разрывной машины, используя кнопки дисплея «ВВЕРХ», «СТОП», «ВНИЗ».

3. Обнулить:

- значения линейного перемещения траверсы кнопкой «Перемещение обнулить»

- значение Р_тек, с помощью ручки «УСТАНОВКА «0» F_тек,

4. Открыть на рабочем столе дисплея- MI – 20 UM

- файл

-новое испытание

-растяжение

-цилиндрический образец сплошного поперечного сечения

-задать геометрические параметры

-материал

5. На таблице:

-образец установлен

-задать ожидаемое предельное усилие

-установить скорость нагружения

По ГОСТ 12004-81 п.2, при испытании на разрыв арматурных сталей, скорость, в пересчёте на диаметр образца, не должна превышать 1.0 мм в мин.

-начать нагружение образца щелчком по стрелке «вверх»

6. После разрыва образца остановить нагружение разрывной машины щелчком по «СТОП».

7. Составить таблицу «Координаты F_тек, (Р_тек,) и Перемещение (∆l) диаграммы растяжения.

8. Построить диаграммы растяжения а в координатах:

- Р-∆l

- σ-ζ.

9. Вычислить по формулам требуемые характеристики арматурных сталей.

10. По ГОСТ 5781-82 и ГОСТ 10884-94 (Приложение №1 к лабораторной работе №3) определить класс арматурной стали образца по полученным характеристикам: σ_т, σ_в, δ.

11. Оформить лабораторную работу по приложению №2.

 

Приложение№1

 

«Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций». Технические условия. ГОСТ 5781-82.

п.2.6. Механические свойства арматурной стали должны соответствовать нормам указанным в табл. 8 (в части испытания на растяжения).

 

класс арматурной стали	Предел текучести σт	Временное сопротивление разрыву σв	Относительное удлинение δ	Равномерное удлинение
Н/мм^2	кгс/мм^2	Н/мм^2	кгс/мм^2	%	%
не менее
А-I (А240)						-
А-II (А300)						-
Ас-II (Ас300)						-
А-III (А400)						-
А-IV (А600)
А-V (А800)
А-VI (А100)

 

«Сталь арматурная термомеханически упрочнённая для железобетонных конструкций». Технические условия. ГОСТ 10884-94

п. 5.6. Механические свойства арматурной стали до и после электронагрева, должны соответствовать требованиям, установленным в таблице 4 (в части испытания на растяжение).

 

Класс прочности арматур- ной стали	Номина-льные диаметры, мм	Температура электрона грева, °С	Механические свойства
Временное сопротивле-ние разрыву σв, Н/мм^2	Условный или физичес кий предел текучести σ0,2,σт, Н/мм^2	Относительное удлинение, %
δ	δр
Ат400	6-40	-				-
Ат500	6-40	-				-
Ат600	10-40
Ат800	10-32
Ат1000	10-32
Ат1200	10-32

 

Приложение № 2

 

Лабораторная работа №3

«Растяжение образца арматурной стали с построением диаграммы».

1. Испытание образца из углеродистой стали.

 

1.Координаты диаграммы растяжения:

2. Построение диаграмм растяжения по найденным координатам.

3. Протокол испытания.

 

№ п/п	Снимаемые параметры	Обозначения	Вычисления	Численная величина
Исходные данные
	Рабочая длина образца до испытания (мм)	l0	замер
	Диаметр образца до испытания (мм)	d0	замер
	Площадь поперечного сечения образца до испытания (мм^2)	F0
Результаты испытаний
	Нагрузка, соответствующая площадке текучести (кН)	Рт	по диаграмме
	Максимальная нагрузка при испытании (кН)	Рmax	по диаграмме
	Нагрузка в момент разрыва (кН)	Pk	по диаграмме
	Рабочая длина образца после испытания (мм)	lk	замер
Расчетные характеристики прочности и пластичности
	Физический предел текучести (Н/мм^2)	σт	σ= (Н/мм^2)
	Временное сопротивление разрыву (Н/мм^2)	σв	σ= (Н/мм^2)
	Относительное удлинение(%)	δ	ζ= (ед)

 

2. Испытание образца из низколегированной стали.

 

1. Построение диаграмм растяжения по найденным координатам.

2. Протокол испытания.

 

№ п/п	Снимаемые параметры	Обозна-чения	Вычисления	Числен-ная величи-на
Исходные данные
	Рабочая длина образца до испытания (мм)	l0	замер
	Диаметр образца до испытания (мм)	d0	замер
	Площадь поперечного сечения образца до испытания (мм^2)	F0
	Масштаб диаграммы по деформации (удлинению)	М	-
	Пластическая деформация равная 0,2% от начальной длины образца (отрезок ОВ по оси удлинения) (мм)	ОВ
Результаты испытаний
	Определение графическим методом нагрузки, соответствующей пластическому удлинению образца на 0,2% (кН)	(Рт)0,2	по диаграмме
	Максимальная нагрузка при испытании (кН)	Рmax	по диаграмме
	Нагрузка в момент разрыва (кН)	Pk	по диаграмме
	Рабочая длина образца после испытания (мм)	lk	замер
Расчётные характеристики прочности и пластичности
	Условный предел текучести(Н/мм^2)	(σт)0,2
	Временное сопротивление разрыву (Н/мм^2)	σв
	Относительное удлинение(%)	δ

 

Лабораторная работа № 6