МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ЖЕСТКИХ ПЕНОПЛАСТОВ ПРИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ УТЕПЛЕНИИ ЗДАНИЙ

ПОСТРОЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРИ ПЕНЕТРАЦИИ

Цель работы. Определить скорость внедрения индентора в поверхность материала для заданного времени при фиксированных нагрузке и температуре.

Оборудование и приборы. Твердость пенопластов определяется с помощью установки, показанной на рис. 8. Установка состоит из станины 1, штока 2, в который завальцован шарик 4 0 10 мм. Образец 5 помещается под шток 2, на который сверху прикладывается нагрузка. Относительная деформация образца при пенетрации фиксируется индикатором часового типа 3 с точностью 0,01 мм. Повышенная температура создается накладной термокамерой, внутрь которой помещается образец и регулируется ЛАТРом, а замеряется термометром с точностью ± 1 °С. Шарик термометра располагается на верхней плоскости образца.

Конструкция образцов. Для испытаний используются образцы в виде полосы толщиной 10 мм и шириной 30 мм, вырезанной из разных участков плиты, причем толщина полосы должна совпадать с направлением вспенивания; образцы должны иметь ровную поверхность без видимых дефектов.

Порядок выполнения работы. Испытания проводятся в следующей последовательности:

1) перед испытанием образцы кондиционируют по ГОСТ 12423-66 при температуре 20 ± 0,2 °С в течение 24 ч и относительной влажности 65 ± 5%.

2) ЛАТРом задается необходимая температура для испытаний и поддерживается с помощью накладной термокамеры;

3) образец помещают на опору широкой стороной и нагружают постоянной нагрузкой;

4) фиксируют время от момента начала нагружения и через определенные промежутки времени замеряют глубину погружения индентора в поверхность материала с помощью индикатора.

Обработка результатов испытаний. Полученные экспериментальные данные заносятся в табл. 5.

5 Испытания при длительной пенетрации жестких пенопластов

При обработке экспериментальных данных используется методика, описанная в [1].

При постоянных заданных температуре и нагрузке испытывается 3 - 6 образцов на каждую точку. Через

Определенные промежутки времени фиксируется соответствующее этому времени показание индикатора (за результат испытаний принимается среднее арифметическое). Берутся минимум три различные нагрузки при заданной температуре (минимум три температуры). Достоверность экспериментальных данных проверяется по ГОСТ 14359-69.

По полученным экспериментальным данным строятся кинетические кривые в координатах H - т (рис. 9, а). Они описываются уравнением Аррениуса [1]

K = KО exp RT , (1)

Где K = v - скорость внедрения индентора; K0 = v0 - начальная скорость; универсальная газовая постоянная.

Величина температурно-силового фактора U определяется графоаналитическим способом [4] из зависимостей, показанных на рис. 9, а (зависимость построена при одной нагрузке и трех различных температурах; аналогичные зависимости строятся при других нагрузках). Пример определения U показан на рис. 9.

Проекции кинетических кривых на ось абсцисс (время т) разбивают на отрезки так, чтобы соответствующие части кривой мало отличались от прямолинейных. Затем, отмечают на горизонтальной оси полюс Hv на расстоянии 20 мм и через него проводят прямые, параллельные касательным (рис. 9, а) заданным в точках (рис. 9, б). Через точки пересечения этих прямых с осью ординат (скорость пенетрации v), проводят прямые, параллельные оси абсцисс до пересечения с соответствующими ординатами. Кривая, соединяющая эти точки, будет кривой скорости пенетрации (рис. 9, б). При этом масштаб полученной зависимости скорости пенетрации от времени определяется по формуле

Мv =, (2)

V Мт Hv' W

Где Мь - масштаб глубины погружения от времени, мм/мм; Мт - масштаб времени, с/мм; НУ - полюсное расстояние, мм.

Зависимости (рис. 9 а, б) перестраивают в координаты v - H (рис. 9, в). Экстраполяцией линейных участков кривых скоростей пенетрации от глубины погружения индентора в поверхность материала на ось ординат (скорость пенетрации v) определяются кажущиеся начальные скорости v0. Затем строятся зависимости логарифма начальной скорости от обратной абсолютной температуры (рис. 9, г). Величина температурно-силового фактора (рис. 9, д) определяется по формуле

U = 2,3r ДИ^. (3)

Д(103/т)

Экспериментальные данные и рассчитанные параметры заносятся в табл. б. Проверка правильности определения констант производится на ЭВМ по программе "Grafdiffer. exe". Блок - схема программы приведена в прил. 2.

По уравнению (1) необходимо определить скорость внедрения тела в поверхность для заданного времени эксплуатации при фиксированных нагрузке и температуре.

6 Значения констант уравнения (1) и скорость внедрения индентора в поверхность материала

Литература: [1, с. 432 - 447], [4, с. 134 - 135].