Otvety_2012_4

Ручной шариковый молоток (молоток И.А. Физделя) (рис. 11.8) — простейший прибор для оценки прочности бетона. В ударной части молотка расположено сферическое гнездо, в которое вставлен шарик диаметром 17,5 мм. При испытании молотком ударяют по поверхности бетона, после чего замеряют диаметр лунки. Для того чтобы энергия ударов была одинакова, применяют так называемый локтевой удар, когда замах делают не рукой, а частью руки до локтя, при этом локоть находится на поверхности бетона. Точность испытания бетона ручным шариковым молотком невысока. Этот метод используют в полевых условиях, если невозможно применить другие приборы.

Измерение отпечатков на поверхности бетона. Отпечатки от ударов сферическим штампом представляют собой лунки, форма которых в плане близка к кругу. Диаметр лунки измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 0,1 мм и записывают средний из этих двух диаметров в журнал испытаний. Обычно диаметр лунок равен 5…10 мм.

Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.

Билет 18

1. Гидропульсатор установки служит для создания циклических нагрузок на образец при динамических испытаниях. Колебания нагрузки создаются чередующимися импульсами давления рабочей жидкости, передаваемыми из цилиндра 7 пульсатора по трубопроводу 26 в рабочий цилиндр машины.

Схема возбуждения колебаний плунжерным гидропульсатором представлена на рисунке. При вращении кривошипа 1 со скоростью из цилиндра 2 пульсатор вытесняет жидкость, приводящая в движение плунжер 3. Для регулировки динамических характеристик гидропульсатора в кгидровлическую цепь включают аккумулятор 4.

2.Струнный тензометр является частотным прибором и поэтому имеет определенные преимущества с точки зрения помехозащищенности и влияния внешних электрических флуктуации на показания тензометра. Для измерения изменения частоты, вызванной деформациями объекта, используют частотные дискриминаторы или цифровые счетчики.

21

Принцип действия струнного тензометра основан на том, что собственная частота

колебаний	струны длиною l и плотностью металла зависит от действующего на него
			√
напряжения	:			.

В цилиндрическом корпусе 1 с анкерными дисками 4 по торцам помещен электромагнит 3, вблизи полюсов которого натянута стальная струна 2. Струнный тензометр работает в двух режимах: возбуждение колебаний и регистрации частотны колебаний. Сначала к электромагниту подводятся импульс постоянного тока: струна притягивается и опускается, т.е. возбуждаются ее свободные колебания. Затем электромагнит переключается на вход усилителя и работает как индукционный преобразователь: колеблющаяся струна индуцирует в катушках электрический ток. Особенность струнного преобразователя заключается в том, что в отличие от других преобразователей выходной информацией является не амплитуда, а частота тока. Эта особенность обеспечивает высокую помехазащищенность сигнала и возможность передачи его без искажения на небольшие расстояния. Самой распространенной областью применения струнных тензометров являются длительные измерения деформаций внутри массивных бетонных сооружений.

Билет 19

1.Склерометр

22

2. Сущность: нагружают масштабную. Напряжение в натуре определяют по заданной формуле перехода от напряжений, измеренных в модели, к напряжениям в натуре. Для идентичного напряженно-деформированного состояния натуры и модели принимают равными масштаб толщин обшивки и масштаб толщин силового набора, одинаковые

23

граничные условия, произвольный общий масштаб геометрического подобия и равные относительные модули продольной упругости. Нагружение модели осуществляют растягивающими или сжимающими усилиями по торцам силового набора.

Билет 20

1.

В практике лабораторных исследований конструкций применяется взрывной способ создания кратковременных нагрузок. На рисунке приведена схема взрывной камеры, в которой кратковременная нагрузка на модель осуществляется путем взрыва тротила или иного взрывчатого вещества 1. По мере удаления ударного фронта от заряда давление в нем выравнивается и испытуемый объект 3 принимает равномерное давление 2. Для создания давления, изменяющегося во времени, на пути прохождения фронта устанавливаются диафрагмы, разрушаемые давлением, что трансформирует закон изменения давления во времени.

2. Схема установки для тарирования тензорезисторов показана на рис. 1, блоксхема тензостанции - на рис.2.

Рис. 1. Схема установки:

1 - тарировочная балочка, 2 - индикатор ИЧ-10, 3 - передаточная скоба, 4 - тензодатчики сопротивления

Тарируемые тензодатчики наклеиваются на сжатой и растянутой гранях тарировочной балочки в зоне чистого изгиба. Компенсационные тензодатчики наклеиваются на поверхности аналогичной балочки, свободной от нагрузки и располагаемой поблизости от рабочей (тарировочной). Схема коммутации тензодатчиков показана на рис.3.

24

Рис. 3. Схема коммутации тензодатчиков сопротивления: Rai - рабочие тензодатчики; Rki -

компенсационные тензодатчики 5

Указания по выполнению работы

Цена деления тензометрической станции, выраженная в единицах относительной (безразмерной) деформации, в данном случае определяется методом эталонного образца. В соответствии с указанным методом сначала вычисляется теоретическая величина фибровых деформаций, соответствующих какому-либо уровню нагружения тарировочной балочки. Экспериментальные значения, выраженные в электрических единицах, для одноименного уровня нагружения получаются из разницы отсчетов по шкале тензометрической станции, взятых до и после нагружения.

Цена деления тензометрической станции находится из соотношения:

Билет 21

1.

25

2.В начале XIX века нормальное распределение затмило собой все остальные, поскольку в работах Гаусса и Лежандра утверждалось о нормальном законе распределения ошибок наблюдений.

Нормальный закон распределения (или распределение Гаусса) задается следующей дифференциальной функцией

где параметр μ — среднее значение (математическое ожидание) случайной величины и указывает координату максимума кривой плотности распределения, а σ² — дисперсия.

Нормальное распределение играет важнейшую роль во многих областях знаний, особенно в статистической физике. Физическая величина, подверженная влиянию значительного числа независимых факторов, способных вносить с равной погрешностью положительные и отрицательные отклонения, вне зависимости от природы этих случайных факторов, часто подчиняется нормальному распределению, поэтому из всех распределений в природе чаще всего встречается нормальное (отсюда и произошло одно из названий этого распределения вероятностей).

Нормальное распределение зависит от двух параметров — смещения и масштаба, то есть является с математической точки зрения не одним распределением, а целым их семейством. Значения параметров соответствуют значениям среднего (математического ожидания) и разброса (стандартного отклонения).

Стандартным нормальным распределением называется нормальное распределение с математическим ожиданием 0 и стандартным отклонением 1.

Рис. 56

Билет 22

1.

На рисунке представлена схема шестикомпонентного вибростенда, позволяющего возбуждать линейные колебания по направлению 3-х координатных осей и вращательные колебания относительно этих же осей.

26

2.Существуют статистические критерии подчинения нормальному закону распределения.

1) Грубые критерии. Эти критерии определяют, есть ли резко выпадающие данные (грубые ошибки, промахи, выбросы). Эти критерии не рассматривают всей совокупности данных, а только крайние значение. Примером может служить Q-критерий. Тестовая статистика Q-критерия вычисляется по формуле:

| |

(эта формула верна для числа измерений n = 3..7. При n = 8..10 в знаменателе должна стоять разница между подозрительным значением и ближайшем к максимальному (или минимальному)). Значение Q сравнивают с табличным значением, и если табличное значение критерия меньше тестовой статистики, то подозрительный результат является промахом и исключается из дальнейшего рассмотрения. При этом обычно доверительную вероятность берут равной 0.90, а не 0.95. В данном случае это является некоторым "ужесточением" требований: лучше выбросить значение, не являющееся промахом, чем оставить промах в выборке. Как правило, на промах проверяют минимальное и максимальное значение выборки.

Q-критерий работает для выборок, содержащих 3 - 10 значений, при больших объемах выборки он становится нечувствителен к промахам.

2) Критерий асимметрии (As) - критерий, позволяющий проверить степень симметричности эмпирического распределения, выраженную в числовой форме.

3) Критерий эксцесса (Ex) - критерий, позволяющий проверить степень плоскоили узковершинности эмпирического распределения, выраженную в числовой форме (распределение является нормальным, если показатели асимметрии и эксцесса находятся в диапазоне от - 1,000 до + 1,000; распределение не является нормальным, если показатели либо асимметрии, либо эксцесса находятся в диапазоне больше -1,000 и +1,000).

4) Критерий Колмогорова-Смирнова (K-S) - критерий, позволяющий определить степень соответствия эмпирического распределения нормальному распределению (распределение является нормальным, если p >0,05; распределение не является нормальным, если p 0,05; если более 30% переменных имеют ненормальное распределение, то для всей выборки делается вывод о ненормальности распределения результатов).

Билет 23

1.На рисунке представлен магнитострикционный преобразователь. Магнитостриктор 2 собирается из тонких изолированных друг от друга пластинок из никеля или другого материала, обладающего под действием магнитного поля возможностью сжиматься и растягиваться. Пакет пластинок помещается в катушку, по которой пропускается переменный электрический ток, если преобразователь используется как излучатель, или возникает переменный электрический ток, если преобразователь работает как приемник. В торце расположена металлическая мембрана 3, которая жестко прикреплена к корпусу 1.

27

2.Нагрузки являются мерой внешнего воздействия на рассматриваемый объект (тело) со стороны окружающих его тел или среды. Нагрузки

моделируются системой внешних сил, которые разделяются на объемные и поверхностные силы. Объемные силы распределены по объему тела, приложены к каждой его частице (силы тяжести, инерции, магнитного взаимодействия). Поверхностные силы действуют на участках поверхности тела (силы воздействия среды, контактного взаимодействия тел и т.д.). При моделировании нагрузки вводятся понятия сосредоточенных силы и момента (пары сил), распределенной (погонной) нагрузки.

Под сосредоточенной силой Р (рис. 1.3,а) понимается равнодействующая поверхностных сил, действующих на относительно малой площадке поверхности тела (площадка условно стягивается в точку).

Аналогично, сосредоточенный момент М может рассматриваться как статический эквивалент поверхностных сил, некоторые варианты распределения которых показаны на рис. 1.3,б. Распределенная нагрузка q (рис. 1.3,в) получается приведением поверхностных сил к линии действия (площадка нагружения условно стягивается в линию).

Распределенная нагрузка может быть постоянной или переменной интенсивности.

28

Существует много способов приложения распределенной нагрузки. Наиболее универсальный прием связан с использованием штучных грузов. На рисунке 2.9 представлены схемы создания нагрузки на балку 2 путем установки кирпичных или бетонных столбиков 1 (схема а) и металлических грузов (схема б). При испытании балок (рис 2.10,2), имеющих малую ширину пояса 3, используются дополнительные устройства в виде вспомогательной балки 5, которая одновременно обеспечивает устойчивость положения испытуемого объекта. При использовании штучных грузов 4 можно создать нагрузки, действующие по произвольному закону изменения по длине конструкции, расположенной на опорах 1. Однако такой способ загружения является достаточным громоздким.

Билет № 24 1. Призматический преобразователь

Для получения поперечных волн используется явление трансформации продольной волны на границе разделения двух сред. На рис. 5.23 представлена схема прохождения ультразвука через границу двух сред. На границу раздела под углом падает продольная волна 1. На границе она трансформируется в проходящие о отраженные 2 продольные о поперечные волны, причем угол преломление продольной волны 3 больше угла преломления поперечной волны 4. Увеличивая угол можно достичь такого положения, что проходящая волна будет распространяться только по поверхности и во второй среде будут распространяться лишь поперечные волны. Дальнейшее увеличение угла позволяет прийти к такому положению, когда во второй среде будет распространяться поперечная волна лишь по границе раздела раздела.

Практически описанная трансформация волн достигается применением призматического преобразователя (рис. 5.24), который состоит из преломляющей призмы 3 и излучателя 1. На рисунке показаны луч падающей продольной волны 2, луч проходящей поперечной волны 5 и луч отраженный 4.

29

2. Метод проникающих сред Неразрушающий контроль методом проникающих веществ основан на явлении

капиллярного проникновения хорошо смачивающих пробных веществ (жидкости) в полость дефектов объема контроля. Его делят на методы капиллярные и течеискания.

Капиллярные методы основаны на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосина, скипидара и др.), хорошо смачивающей материал объекта. Их применяют для обнаружения слабо видимых или не видимых невооруженным

глазом поверхностных дефектов.

Процесс капиллярного контроля состоит из следующих основных операций:

а) очистка поверхности 1 и полости дефекта 2 от загрязнений, жира и т. д. путем их механического удаления и растворения.

б) пропитка дефектов индикаторной жидкостью. 3. Для этого она должна хорошо смачивать материал изделия и проникать в дефекты в результате действия капиллярных сил. По этому признаку метод называют капиллярным, а индикаторную жидкость — индикаторным пенетрантом или просто пенетрантом; в) удаление с поверхности изделия излишков пенетранта, при этом пенетрант в полости

дефектов сохраняется. Для удаления применяют специальные жидкости — очистители;

Рис. 9.1 — Основные операции при капиллярной дефектоскопии

г) обнаружение пенетранта в полости дефектов.

Пенетрант пропитывает весь слой проявителя и образует следы 5 на его наружной поверхности. Эти индикации обнаруживают визуально. Заключительная операция при КМК — очистка от проявителя.

Механизм работы пассивного ультразвукового улавливания заключается в превращении ультразвуковых волн, воспринимаемых течеискателем в звуковые сигналы, слышимые человеком. В процессе работы мастер слышит характерные звуки, анализирует их и устраняет неполадки. Положительным моментом является то, что прибор выявляет неполадки до наступления критического момента, при этом не требуется полная остановка

30