Какие характеристики определяют в ходе испытаний на прочность?
В зависимости от вида и назначения изделия, конструкции или материала в ходе испытаний определяют различные технические характеристики, важные для обеспечения надежности, долговечности и безопасности эксплуатации.
- Прочность и твердость. Это базовые критерии оценки металлоконструкций и стройматериалов, включая бетон. В ходе таких испытаний образцы бетона из каждой партии проверяются на соответствие ГОСТу по прочностным характеристикам. Аналогично испытывают и строительные металлоконструкции, включая арматуру.
- Длительная, усталостная и ударная прочность. Динамическая работа в циклических, ударных или иных режимах приводит к накоплению усталостных дефектов в металлоконструкциях, деталях машин и оборудования, корпусных элементов и комплектующих бытовой техники. Оценка рабочего ресурса изделий в динамических эксплуатационных условиях – одна из основных задач испытаний на прочность.
- Износостойкость. Трение и качение, вращение сопряженных деталей, агрессивные среды, абразивное воздействие и работа на максимальных режимах приводят к износу деталей машин, оборудования и прочей техники. Испытания на износостойкость должны подтвердить соответствие изделия ГОСТу или помочь скорректировать технологию производства с целью уменьшения износа в процессе эксплуатации.
- Герметичность. Для оценки работоспособности и безопасности трубопроводов и запорной арматуры проводят стандартизированные испытания на герметичность с целью оценки качества изделий, сварных швов и креплений, а также для определения критических значений пневматических и гидравлических параметров транспортируемой по трубам среды.
Компания «Менделеев Тест Групп» проводит все виды механических испытаний на прочность и герметичность продукции строительного, промышленного и бытового назначения согласно методикам, описанным в соответствующих ГОСТах.
Стандарты испытаний на механическую прочность
- ГОСТ 25.503-97 – испытания металлоконструкций на прочность.
- ГОСТ 25.601-80 – испытания композитных стройматериалов на механическую прочность.
- ГОСТ 10180-90 – испытания на прочность бетона по контрольным образцам.
- ГОСТ 30630.0.0-99 – испытания на механическую прочность и стойкость к внешним факторам деталей и элементов машин, механизмов и прочей техники.
- ГОСТ Р 53402-2009 – испытания на герметичность трубопроводной арматуры.
Виды и методы испытаний на механическую прочность и герметичность
В процессе тестирования для корректной оценки технических характеристик и критических параметров работы изделий, кроме описанной в соответствующем ГОСТе методики, необходимо учитывать:
- назначение изделия;
- условия и режимы работы;
- негативные факторы, воздействующие в ходе эксплуатации;
- степень потенциальной опасности для людей.
Каждый из видов испытаний на прочность соответствует определенной группе продукции, будь то стройматериалы, детали машин, металлопрокат или запорная арматура.
Прочность и твердость
Измерение при статической нагрузке минимального усилия, разрушающего тестируемое изделие или специально изготовленный образец конструкционного материала, – основная задача испытаний на механическую прочность и твердость стройматериалов, включая бетон, металлоконструкций и другой продукции. Полученные параметры должны соответствовать отраслевому ГОСТу и другой НТД к испытуемым изделиям и материалам.
Методика испытаний бетона на прочность определяется ГОСТом 10180-90, согласно которому из каждой партии, поставляемой на стройплощадку бетонной смеси, формируется образец определенной формы и размеров.
Для испытаний бетона на прочность допускается использование следующих форм и размеров образцов:
- куб 70х70х70 мм (наиболее распространенная и удобная форма)
- призма 70х70х280 мм;
- цилиндр Ø70 мм, h 70 мм;
Для определения параметров осевого растяжения используют форму цилиндрической гантели (восьмерка).
Для испытаний на прочность принимаются образцы бетона и других строительных материалов без пустот или иных дефектов. Бетонные кубики должны быть полностью аналогичны по своей структуре возводимой бетонной конструкции или ЖБИ.
Каждый кубик бетона подвергается испытанию на твердость и прочность путем приложения к нему нарастающей нагрузки до полного разрушения. Значение критической нагрузки заносят в протокол испытаний образца бетона на прочность.
Испытания металлоконструкций на статическую прочность проводятся согласно ГОСТу 25.503-97 и по своей сути они аналогичны – образец подвергается нарастающей нагрузке до критического разрушения. Динамические испытания на прочность, включая на сжатие, изгиб, в т.ч. ударный, разрыв, кручение и растяжение проводятся путем создания циклических знакопеременных нагрузок до разрушения образца. Более детально в статье «Испытания на механические воздействия».
При обнаружении в результате испытаний несоответствия бетона, металлоконструкции или иного стройматериала нормам ГОСТа по классу прочности в проект сооружения вносятся дополнительные усиливающие несущие конструкции, которые компенсируют недостающие прочностные характеристики.
Ударопрочность
Проверка изделий и конструкционных материалов на способность противостоять деструктивному воздействию механических ударов с сохранением своей целостности и рабочего состояния – главная цель испытаний на ударную прочность (ударостойкость). Механические испытания на удар могут проводиться по одной из трех методик.
- Одиночные удары с заданной согласно НДТ и ГОСТу нагрузкой.
- Многократные циклические удары.
- Свободное падение – испытание на прочность при падении.
В ходе тестирования образец подвергается ударным нагрузкам, после чего происходит оценка его целостности. При определении критической ударопрочности тестовые удары повторяются или повышается их сила до полного разрушения изделия. Испытания помогают определить критическую ударопрочность, стойкость к циклическим ударным нагрузкам и высоту свободного падения, при которой изделие теряет свою работоспособность ввиду полного разрушения.
Усталостная прочность
Количественная оценка способности конструкционного материала работать под воздействием циклических нагрузок без разрушения и с сохранением своих технических характеристик – основная задача испытаний на усталостную прочность.
В ходе испытаний образцы подвергаются циклическим нагрузкам, которые имитируют реальные эксплуатационные условия. Количественный результат тестирования показывает предельное число циклов приложения нагрузки до полного разрушения или потери работоспособности изделия.
Длительная прочность, ползучесть и механическое старение
Термическое воздействие и нагрузки на металлы и другие конструкционные материалы, включая полимерные и композитные, приводят к изменению структуры на молекулярном уровне и потере изначальной геометрии изделия. Ползучесть (деформация под воздействием механического напряжения), потеря прочности вследствие длительной нагрузки и механическое старение материала – главные причины потери прочности металлоконструкций, полимеров и других изделий в ходе их эксплуатации.
Изучение поведения конструкционных материалов и изделий из них под постоянной нагрузкой при определенных температурах и в заданных временных рамках – главная цель испытаний на ползучесть, механическое старение и длительную прочность.
Износостойкость
Абразивные, фрикционные (трение) и иные негативные факторы приводят к износу контактных поверхностей деталей и механизмов. Задача испытаний на износостойкость – определить рабочий ресурс изделия и его соответствие нормам отраслевого ГОСТа. Тестирование может проходить как в лаборатории на специальных стендах, так и в полевых естественных условиях. При этом испытания на износ проводят в ускоренном режиме, однако условия работы образца должны быть смоделированы максимально приближенно к реальным.
Герметичность
Магистральные, промышленные и коммунальные трубопроводы транспортируют жидкую и газообразную среду под давлением, что оказывает дополнительную нагрузку на сами трубы и запорную арматуру, включая их крепления и места сварки. Испытания на герметичность позволяют оценить предельные рабочие параметры транспортировки жидкостей и газов в элементах трубопроводных систем, выявить слабые места и подтвердить соответствие изделий нормам ГОСТа.
Образцы подвергаются пневматическим или гидравлическим испытаниям на прочность и герметичность в зависимости от сферы применения. Для гидравлических испытаний используют воду или керосин, а для пневматических – атмосферный воздух, фреон или гелий.
Описанные виды испытаний на механическую прочность – далеко не полный перечень методик тестирования материалов и промышленной продукции, применяемых в компании «Менделеев Тест Групп». Наша материально-техническая база позволяет проводить широкий спектр прочностных тестов по техническому заданию заказчика.
