Съвременни проблеми на науката и образованието. Как да изчислим напрежението във физическия анализ на уравнението на Йънг

В § 7.1 Бяха разгледани експерименти, показващи тенденцията на повърхността на течността да се свива. Това свиване се причинява от повърхностното напрежение.

Силата, която действа по повърхността на течност, перпендикулярна на линията, ограничаваща тази повърхност и се стреми да я намали до минимум, се нарича сила на повърхностно напрежение.

Измерване на повърхностното напрежение

За да измерим силата на повърхностното напрежение, нека направим следния експеримент. Вземете правоъгълна телена рамка, едната страна на която ABдължина л може да се движи с ниско триене във вертикална равнина. Потапяйки рамката в съд със сапунен разтвор, върху нея получаваме сапунен филм (фиг. 7.11, а). Веднага след като извадим рамката от сапунения разтвор, жицата ABведнага ще започне да се движи. Сапуненият филм ще свие повърхността си. Следователно, на отлагането ABима сила, насочена перпендикулярно на жицата към филма. Това е силата на повърхностното напрежение.

За да предотвратите движението на жицата, трябва да приложите известна сила към нея. За да създадете тази сила, можете да прикрепите мека пружина към телта, прикрепена към основата на статива (вижте фиг. 7.11, o). Еластичната сила на пружината заедно със силата на гравитацията, действаща върху жицата, ще се добавят към резултантната сила За да бъде телта балансирана, е необходимо равенството
, Където - сила на повърхностно напрежение, действаща върху жицата от една от повърхностите на филма (фиг. 7.11, б).

Оттук
.

От какво зависи силата на повърхностното напрежение?

Ако жицата се премести надолу ч, след това външната сила Е 1 = 2 Е ще свърши работата

(7.4.1)

Според закона за запазване на енергията, тази работа е равна на промяната в енергията (в този случай повърхността) на филма. Първоначална повърхностна енергия на площта на сапунения филм С 1 равна на UП 1 = = 2σS 1 , тъй като филмът има две повърхности с еднаква площ. Крайна повърхностна енергия

Където С 2 - площ на филма след преместване на жицата на разстояние ч. следователно

(7.4.2)

Приравнявайки десните части на изразите (7.4.1) и (7.4.2), получаваме:

Оттук и силата на повърхностното напрежение, действаща на границата на повърхностния слой с дължина л, е равно на:

(7.4.3)

Силата на повърхностното напрежение е насочена тангенциално към повърхността, перпендикулярна на границата на повърхностния слой (перпендикулярна на проводника ABв този случай вижте фиг. 7.11, а).

Измерване на коефициента на повърхностно напрежение

Има много начини за измерване на повърхностното напрежение на течности. Например повърхностното напрежение a може да се определи с помощта на настройката, показана на фигура 7.11. Ще разгледаме друг метод, който не претендира за по-голяма точност на резултата от измерването.

Нека прикрепим меден проводник към чувствителния динамометър, огънат, както е показано на фигура 7.12, a. Поставете съд с вода под жицата, така че жицата да докосва повърхността на водата (фиг. 7.12, б)и се „залепи“ за нея. Сега бавно ще спуснем съда с вода (или, което е същото, ще повдигнем динамометъра с жицата). Ще видим, че водният филм, който го обгръща, се издига заедно с жицата и показанията на динамометъра постепенно се увеличават. Тя достига максималната си стойност в момента на разкъсване на водния филм и “отделяне” на проводника от водата. Ако извадите теглото му от показанията на динамометъра в момента, в който жицата се отдели, получавате силата Е, равна на удвоената сила на повърхностно напрежение (водният филм има две повърхности):

Където л - дължина на проводника.

При дължина на проводника 1 = 5 cm и температура 20 °C силата е равна на 7,3·10 -3 N. Тогава

Резултатите от измерванията на повърхностните напрежения на някои течности са дадени в таблица 4.

Таблица 4

От таблица 4 става ясно, че лесно изпаряващите се течности (етер, алкохол) имат по-малко повърхностно напрежение от нелетливите течности, като живака. Течният водород и особено течният хелий имат много ниско повърхностно напрежение. В течните метали повърхностното напрежение, напротив, е много високо.

Разликата в повърхностното напрежение на течностите се обяснява с разликата в силите на междумолекулно взаимодействие.

Строителни материали. ГОСТ 22362-77 Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване силата на опън на армировката. ОКС: Строителни материали и конструкции, Строителни конструкции. ГОСТ стандарти. Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване на сила....клас=текст>

ГОСТ 22362-77

Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване силата на опън на армировката

ГОСТ 22362-77
Група Zh39

ДЪРЖАВЕН СТАНДАРТ НА СЪЮЗА НА СССР

СТОМАНОБЕТОННИ КОНСТРУКЦИИ
Методи за измерване силата на опън на армировката
Стоманобетонни конструкции. Метод за
определяне на сухожилието за опъване на армировката

Дата на въвеждане 1977-07-01

ОДОБРЕНО с постановление на Държавния комитет на Съвета на министрите на СССР по въпросите на строителството от 1 февруари 1977 г. № 4
ПРЕИЗДАВАНЕ. януари 1988 г

Този стандарт се прилага за стоманобетонни предварително напрегнати конструкции, произведени с опън на армировката чрез механични, електротермични, електротермомеханични методи, и установява следните методи за измерване на силата на опън на армировката:
метод за измерване на гравитацията;
метод на измерване с помощта на показанията на динамометъра;
метод на измерване с помощта на показанията на манометъра;
метод за измерване на удължението на армировката;
измерване чрез напречно укрепване на армировка;
метод за измерване на честотата.

1. Общи положения

1. Общи положения

1.1. Използването на метода за измерване на силата на опън на армировката е установено в работни чертежи, стандарти или технически спецификации за предварително напрегнати стоманобетонни конструкции.

1.2. Силата на опън на армировката се измерва по време на процеса на опъване или след приключване на опъна.

1.3. За измерване на силата на опън на армировката се използват устройства - PRDU, IPN-7, PIN, които са преминали държавни тестове и се препоръчват за масово производство.
Диаграмите и техническите характеристики на устройствата са дадени в Приложение 1. Разрешено е използването на други устройства, които отговарят на изискванията на този стандарт.

1.4. Уредите, използвани за измерване на силата на опън на армировката, трябва да бъдат проверени в съответствие с GOST 8.002-86 и да имат калибровъчни характеристики, направени под формата на таблици или графики.

1.5. Преди употреба устройството трябва да се провери дали отговаря на изискванията на инструкцията за експлоатация. Процедурата за извършване на измервания трябва да съответства на процедурата, предвидена в тази инструкция.

1.6. Резултатите от измерването на силата на опън на армировката трябва да бъдат записани в дневник, чиято форма е дадена в Приложение 2.

2. Гравитационен метод за измерване силата на опън на армировка

2.1. Гравитационният метод се основава на установяване на връзката между силата на опън на армировката и масата на товарите, които я опъват.

2.2. Гравитационният метод се използва в случаите, когато напрежението се извършва от товари директно чрез система от лостове или макари.

2.3. За измерване на силата на опън на армировката се измерва масата на товарите, от които се определя силата на опън на армировката, като се отчита системата за предаване на силата от товарите към опънатата армировка, загубите от триене и други загуби, ако всякакви. Загубите в системата за предаване на силата на опън от товарите към армировката се вземат предвид с помощта на динамометър при калибриране на системата.

2.4. Масата на товара трябва да се измерва с грешка до 2,5%.

3. Измерване на силата на опън на армировката с помощта на показанията на динамометъра

3.1. Методът за измерване на силата на опън на армировката с помощта на показанията на динамометъра се основава на връзката между силата на опън и деформацията на динамометъра.

3.2. Динамометърът се включва в силовата верига на армировката между крайните ограничители или извън тях по такъв начин, че силата на опън на армировката се възприема от динамометъра.

3.3. Силата на опън на армировката се определя от калибровъчната характеристика на динамометъра.

3.4. Когато динамометърът е свързан към верига от няколко успоредни усилващи елемента, се измерва общата сила на опън. Големината на силата на опън във всеки елемент може да се определи по един от методите, посочени в раздел. 5, 6 и 7 от този стандарт.

3.5. За измерване на силата на опън на армировката се използват стандартни динамометри в съответствие с GOST 9500-84. Разрешено е използването на други динамометри с клас на точност най-малко 2,5.

3.6. Стойностите на получените показания трябва да бъдат в рамките на 30 - 100% от скалата на динамометъра.

4. Измерване на силата на опън на армировката с помощта на показанията на манометъра

4.1. Методът за измерване на силата на опън с помощта на показанията на манометъра се основава на връзката между налягането в цилиндъра на крика, измерено от манометъра, и силата на опън на армировката.

4.2. Измерването на силата на опън на армировката според показанията на манометъра се използва при опъването й с хидравлични крикове. Определянето на метрологичните характеристики на хидравличните крикове се извършва съгласно GOST 8.136-74.

4.3. Определянето на силата на опън на армировката според показанията на манометъра се извършва директно по време на процеса на опъване и завършва, когато силата се прехвърли от крика към ограничителите на формата или стойката.

4.4. При групово напрежение на армировката се определя общата сила. Големината на силата на опън на всеки елемент се определя по един от методите, посочени в раздел. 5, 6 и 7 от този стандарт.

4.5. За измерване на силата на опън на армировката се използват стандартни манометри в съответствие с GOST 8625-77 с хидравлични крикове.

4.6. Класът на точност на манометрите, определен съгласно GOST 8.401-80, трябва да бъде най-малко 1,5.

4.7. При измерване на силата на опън с помощта на показанията на манометъра, получените стойности трябва да бъдат в рамките на 30-90% от скалата на манометъра.

4.8. При опъване на армировката с хидравлични крикове в хидравличната система се монтират същите манометри, с които е извършено калибрирането.

5. Измерване на силата на опън на армировката чрез размера на нейното удължение

5.1. Методът за измерване на силата на опън чрез удължението на предварително напрегнатата армировка се основава на зависимостта на удължението на армировката от големината на напреженията, което, като се вземе предвид площта на напречното сечение на армировката, определя напрежението сила.

5.2. Методът за измерване на силата на опън на армировката чрез големината на нейното удължение, поради относително ниската му точност, не се използва самостоятелно, а в комбинация с други методи, дадени в раздели 3, 4, 6 и 7 на този стандарт.
Относително ниската точност на този метод се дължи на променливостта на еластично-пластичните свойства на армировъчната стомана, както и на деформируемостта на формите и ограничителите.

5.3. За измерване на силата на опън чрез стойността на удължението е необходимо да се определи стойността на истинското удължение на армировъчния елемент, когато е опънат и да има диаграма напрежение-удължение на армировката.

5.4. Изчисляването на удължението на армировъчната стомана при липса на диаграма напрежение-удължение може да се извърши по формулата, дадена в допълнение 3.

5.5. При електротермичния метод на опъване с нагряване извън формата, дължината на усилващия елемент се определя предварително, като се вземат предвид еластопластичните свойства на стоманата, дължината на формата, загубите на напрежение поради деформация на формите, изместване и смачкване на армировката спира и се контролира системно. Тези загуби се установяват в началото на производството и се проверяват периодично.

5.6. Методът за измерване на силата на опън чрез удължаване на армировката се използва в комбинация с методите за измерване на силата на опън чрез показания на манометър или динамометър. В този случай се записва моментът, в който стрелката на манометъра или динамометъра започва да се измества и след това се измерва удължението на армировката.

5.7. За измерване на дължината на армировката, формата или стойката и удълженията при опъване на армировката се използват следните:
метални измервателни линийки съгласно GOST 427-75;
метални измервателни ленти съгласно GOST 7502-80;
шублери съгласно GOST 166-80.

5.8. Силата на опън на армировката въз основа на нейното удължение се определя като произведение от нейната площ на напречното сечение и големината на напрежението. В този случай площта на напречното сечение на армировката, взета от партидата, се определя в съответствие с точка 2.3 от GOST 12004-81.

5.9. Големината на напреженията се определя от диаграмата на опън на армировката, взета от същата партида. Диаграмата е изградена в съответствие с клауза 8 на GOST 12004-81.

5.10. Размерът на удължението на армировката се измерва с инструменти, монтирани директно върху армировката; циферблатни индикатори по GOST 577-68; лостови тензодатчици в съответствие с GOST 18957-73 или измервателните уреди, посочени в точка 5.7, според маркировките, отбелязани върху фитингите.

5.11. В случай на електротермично напрежение на армировка с нагряване извън матрицата, величината на удълженията, причиняващи напрежение в армировката, се определя като разликата между общите удължения и загуби, дължащи се на смачкване на котвите и деформация на матрицата.

5.12. Общото удължение на армировката се определя като разликата между разстоянията между ограничителите на силовата форма или стойката и дължината на армировъчната заготовка между анкерите, измерени при една и съща температура.

5.13. Стойността на „смачкване на котвата“ се определя според данните от изпитването на котвата в съответствие с точка 3.9 от GOST 10922-75.

5.14. Деформациите на формата на нивото на ограничителите се определят като разликата в разстоянията между тях преди и след опъването на армировката с инструмента, посочен в точка 5.7.

5.15. Измерването на силата на опън чрез стойността на удължението може да се извърши по време на процеса на опън и след неговото завършване.

6. Измерване на силата на опън на армировката с помощта на метода на напречната втулка

6.1. Методът се основава на установяване на връзката между силата, която издърпва армировката с определена величина в напречна посока и силата на опън на армировката.

6.2. Напречното обтягане на армировката може да се извърши по цялата дължина на армировката, опъната между ограничителите на формата (приспособление в основата на формата), и на базата на ограничителите на самото устройство (устройства със собствена база).

6.3. При затягане на армировката върху основата на матрицата, уредът се опира върху матрицата, която е звено в измервателната верига. При обтягане на основата на устройството, устройството е в контакт с армировката в три точки, но не е в контакт с формата.

6.4. При измерване на силата на опън на армировката по метода на напречното укрепване не трябва да има остатъчна деформация в армировката.

6.5. При измерване на силата на опън на армировката по метода на издърпване се използват механични устройства от типа PRDU или електромеханични устройства от типа PIN.

6.6. Използваните устройства трябва да имат клас на точност най-малко 1,5; Стойността на делението на скалата не трябва да надвишава 1% от горната гранична стойност на контролираното напрежение.

6.7. Грешката на калибровъчната характеристика не трябва да надвишава ±4%.
Пример за оценка на грешката при определяне на характеристиката на калибриране е даден в справочно допълнение 4.

6.8. Мястото за монтаж на електромеханични устройства трябва да бъде на разстояние най-малко 5 m от източници на електрически смущения.

6.9. Съотношението на деформацията на армировката към нейната дължина не трябва да надвишава:
1:150 - за армировка от тел, прът и въже с диаметър до 12 mm;
1:300 - за прътова и въжена армировка с диаметър над 12 mm.

6.10. При измерване на силата на опън на армировка, устройство със собствена основа се монтира върху армировката навсякъде по нейната дължина. В този случай армировъчните фуги не трябва да се намират в основата на устройството.

6.11. При измерване на силата на опън на армировката с инструменти без собствена основа (с човек върху основата на формата), инструментите се монтират в средата на разстоянието между ограничителите (чертеж). Изместването на мястото на монтаж на устройствата от средата на участъка не трябва да надвишава 2% от дължината на армировката.

Монтажна схема на инструменти за измерване на силата на опън на армировката

форма; - ПИН устройство; - устройство IPN-7;
- арматура; - спира; - PRDU устройство

7. Честотен метод за измерване силата на опън на армировка

7.1. Честотният метод се основава на връзката между напрежението в армировката и честотата на нейните собствени напречни трептения, които се установяват в опънатата армировка след известно време след извеждането й от равновесно състояние чрез удар или друг импулс.

7.2. За измерване на силата на опън на армировката по честотния метод се използва устройството IPN-7 (без собствена основа).

7.3. Устройството IPN-7 измерва броя на вибрациите на опъната армировка за определено време, от което се определя силата на опън, като се вземат предвид калибровъчните характеристики за даден клас, диаметър и дължина на армировката.

7.4. Използваните инструменти трябва да осигуряват измерване на честотата на собствените вибрации на армировката с грешка, не по-голяма от ±1,5%.

7.5. Относителната грешка при определяне на силата на опън на армировката не трябва да надвишава ±4%.

7.6. Мястото за инсталиране на честотни устройства трябва да бъде разположено на разстояние най-малко 5 m от източника на електрически смущения.

7.7. При измерване на силата на опън на армировка с инструменти без собствена основа, първичният измервателен преобразувател трябва да се постави върху участък от армировката, разположен на разстояние не по-голямо от 2% от средата на нейната дължина.
При осцилиране контролираната армировка по цялата си дължина не трябва да влиза в контакт със съседни армировъчни елементи, вложени части и форми.

8. Определяне на калибровъчни характеристики на устройства

8.1. Определянето на калибриращите характеристики на устройствата се извършва чрез сравняване на показанията на устройството с дадена сила, записана според показанията на динамометър с клас на точност най-малко 1,0, монтиран последователно с опънатата армировка.
Определянето на калибровъчните характеристики на манометрите може да се извърши без фитинги чрез сравняване на показанията на манометъра и стандартен динамометър, монтиран последователно с хидравличен крик.

8.2. При калибриране на раздели максималната сила на опън на армировката трябва да надвишава номиналната проектна сила на опън на армировката с размера на допустимото положително отклонение. Минималната сила трябва да бъде не повече от 50% от номиналната проектна стойност.
Броят на етапите на натоварване трябва да бъде най-малко 8, а броят на измерванията на всеки етап трябва да бъде най-малко 3.

8.3. При максимална сила на опън на армировката показанието на стандартния динамометър трябва да бъде най-малко 50% от скалата му.

8.4. Определяне на калибровъчните характеристики на инструменти, използвани за измерване на силата на опън на армировката, като се използва методът на напречното опъване и честотният метод.

8.4.1. Определянето на калибровъчните характеристики на устройствата трябва да се извършва за всеки клас и динамометър на армировката, а за устройства без собствена основа - за всеки клас, диаметър и дължина на армировката.

8.4.2. Дължината на усилващите елементи, силата на опън, в която се измерва с устройства със собствена основа, трябва да надвишава дължината на основата на устройството най-малко 1,5 пъти.

8.4.3. При измерване на силата на опън на армировка с инструменти без собствена основа:
дължината на усилващите елементи по време на калибриране не трябва да се различава от дължината на контролираните елементи с повече от 2%;
Отклонението на местоположението на устройството или сензора на устройството от средата на дължината на фитингите не трябва да надвишава 2% от дължината на фитингите за механични устройства и 5% за устройства от честотен тип.

8.5. Пример за конструиране на калибровъчната характеристика на устройството PRDU е даден в Справочно приложение 4.

9. Определяне и оценка на силата на опън на армировката

9.1. Силата на опън на армировката се определя като средноаритметично от резултатите от измерването. В този случай броят на измерванията трябва да бъде най-малко 2.

9.2. Силата на опън на армировката се оценява чрез сравняване на стойностите на силите на опън на армировката, получени по време на измерването, със силата на опън, посочена в стандартните или работни чертежи за стоманобетонни конструкции; в този случай отклонението на резултатите от измерването не трябва да надвишава допустимите отклонения.

9.3. Оценката на резултатите от определянето на силата на опън на армировката въз основа на нейното удължение се извършва чрез сравняване на действителното удължение с удължението, определено чрез изчисление.
Действителното удължение не трябва да се различава от изчислените стойности с повече от 20%.
Пример за изчисляване на удължението на армировъчна стомана е даден в Приложение 3.

10. Изисквания за безопасност

10.1. Лица, обучени по правилата за безопасност, които са проучили конструкцията на оборудването и технологията за измерване на силата на опън, имат право да измерват силата на опън на армировката.

10.2. Трябва да бъдат разработени и стриктно прилагани мерки, за да се гарантира спазването на изискванията за безопасност в случай на счупване на армировката при измерване на силата на опън.

10.3. Лицата, които не участват в измерването на силата на опън на армировката, не трябва да бъдат в зоната на опъната армировка.

10.4. За лицата, участващи в измерването на силата на опън на армировката, трябва да се осигури надеждна защита с щитове, мрежи или преносими специално оборудвани кабини, подвижни инвентарни скоби и сенници, които предпазват от освобождаване на ръкохватки и скъсани армировъчни пръти.

Приложение 1 (за справка). Схеми и технически характеристики на устройства PRDU, IPN-7 и PIN

Приложение 1
Информация

PRDU устройство

Работата на устройството PRDU при измерване на силата на опън на прътова армировка и въжета се основава на еластичното напрежение на армировъчния елемент в средата на обхвата между ограничителите, а при измерване на силата на опън на телта - на неговото напрежение при основата на упорната рамка на устройството. Деформацията на пружината на устройството се измерва с индикатор за циферблат съгласно GOST 577-68, което е показанието на устройството.

Напречно на оста на армировката се създава постоянно движение на системата от две връзки, свързани последователно: опънат армировъчен елемент и пружина на устройството.
С увеличаване на силата на опънатата армировка, съпротивлението на напречния човек се увеличава и неговото движение намалява, поради което се увеличава деформацията на пружината на устройството, т.е. показания на индикатора на устройството.
Калибровъчната характеристика на устройството зависи от диаметъра и дължината на армировката при работа на основата на матрица и само от диаметъра при работа на основата на упорна рамка.
Устройството PRDU се състои от тяло, панта с водеща тръба, водещ винт с циферблат и дръжка, пружина със сферична гайка, кука за опъване, индикатор, ограничител или ограничителна рамка (Фигура 1 от това приложение).

Схема на устройство PRDU

Акцент; - пролет; - индикатор; - кадър; - панта;

Крайник с дръжка; - собствена база; - кука
По дяволите.1

При измерване силата на опън на арматурни пръти и въжета уредът се поставя опрян върху стойка, палет или форма. Куката за захващане се поставя под пръта или въжето и чрез завъртане на ходовия винт дръжката му осигурява контакт с пръта или въжето. По-нататъшното завъртане на водещия винт създава предварително затягане на армировката, чиято стойност се записва с индикатор.
В края на предварителното затягане позицията на циферблата, твърдо свързан с водещия винт, се маркира по протежение на маркировката върху тялото (страничната повърхност на циферблата е разделена на 100 части), след което водещият винт продължава да завъртете няколко оборота.
След като завършите избрания брой обороти, запишете показанията на индикатора. Силата на опън на армировката се определя от калибровъчната характеристика на устройството.
При измерване на силата на опън на арматурна тел с диаметър 5 mm или по-малък, ограничителят се заменя със ограничителна рамка с основа 600 mm, а куката за захващане се заменя с малка кука. Силата на опън на жицата се определя от калибровъчната характеристика на устройството с монтирана рамка.
Ако е невъзможно да се постави ограничителят на устройството в равнината между стените на формите (оребрени плочи, плочи за покритие и др.), той може да бъде заменен с опорен лист с отвор за преминаване на прът с кука.

Устройство IPN-7

Устройството се състои от нискочестотен честотомер с усилвател, разположен в корпус, брояч и първичен измервателен преобразувател, свързан с проводник към усилвателя (Фигура 2 от това приложение).

Схема на устройството IPN-7

Тяло на устройството; - брояч; - жицата;
- първичен преобразувател
По дяволите.2

Принципът на работа на устройството се основава на определяне на собствената честота на опъната армировка, която зависи от напрежението и нейната дължина.
Вибрациите на армировката се предизвикват от напречен удар или друг метод. Първичният измервателен преобразувател на устройството възприема механичните вибрации, преобразува ги в електрически, чиято честота след усилване се отчита от електромеханичния брояч на устройството. Въз основа на честотата на естествените вибрации, използвайки калибровъчната характеристика, се определя силата на опън на армировката на съответните диаметри, класове и дължини.

PIN устройство

Устройството се състои от рамка с ограничители, ексцентрик с лостово устройство, регулираща гайка, еластичен елемент с датчици на напрежението, кука и елементи на електрическата верига, разположени в отделно отделение, които съдържат усилвател и устройство за броене (Фигура 3 от това приложение).
Устройството измерва силата, необходима за преместване на опънатата армировка напречно с определено количество.
Определеното странично изместване на армировката спрямо ограничителите, закрепени към рамката на устройството, се създава чрез преместване на ексцентричната дръжка в ляво положение. В този случай лостът премества винта на регулиращата гайка със степен в зависимост от ексцентрицитета на ексцентрика. Силата, необходима за извършване на движението, зависи от силата на опън на армировката и се измерва чрез деформацията на еластичния елемент.
Уредът е калибриран за всеки клас и диаметър на армировката. Неговите показания не зависят от дължината на опънатата армировка.

Схема на PIN устройство

Спира; - кадър; - ексцентричен; - коригиране
винт; - еластичен елемент с телени тензодатчици
(намира се под корпуса); - кука; - кутия с елементи
електрическа схема

Основни технически характеристики на устройствата

Приложение 2 (препоръчително). Журнал за записване на резултатите от измерванията на силата на опън на армировката

(лявата страна на масата)

Продължение (Дясната страна на таблицата)

Приложение 3 (за справка). Изчисляване на удължението на армировъчна стомана

Приложение 3
Информация

Изчисляването на удължението на армировъчната стомана, когато съотношението на нейното предварително напрежение към средната стойност на условната граница на провлачване е повече от 0,7, се извършва по формулата

Когато съотношението и е по-малко или равно на 0,7, удължението се изчислява по формулата

където е предварителното напрежение на армировъчната стомана, kgf / cm;

- средната стойност на условната граница на провлачване на армировъчна стомана, определена от опит или взета равна на 1,05 kgf / cm;
- стойност на отхвърляне на условната граница на провлачване, определена съгласно таблица 5 GOST 5781-75, GOST 10884-81, таблица 2 GOST 13840-68, GOST 8480-63, kgf / cm;
- модул на еластичност на армировъчна стомана, определен съгласно таблица 29 на SNiP P-21-75, kgf / cm;
- начална дължина на армировката, cm.
Пример 1.
Проектна дължина на армировъчна стомана клас A-IV при = 5500 kgf/cm = 1250 cm, напрежение - механично

m начин.

1. Съгласно таблица 5 на GOST 5781-75 се определя стойността на отхвърляне на условната граница на провлачване = 6000 kgf / cm; съгласно таблица 29 на SNiP P-21-75 се определя модулът на еластичност на армировъчната стомана = 2·10 kgf / cm.

2. Определете стойността

3. Изчислете съотношението, следователно удължението на армировъчната стомана се определя по формула (1)

Пример 2.
Изчисляване на удълженията на високоякостна армировъчна тел клас Вр·П при = 9000 kgf/cm и = 4200 cm, опън - механично

1. Въз основа на резултатите от контролните изпитвания се определя средната стойност на условната граница на провлачване = 13400 kgf / cm; съгласно таблица 29 на SNiP 11-21-75 се определя модулът на еластичност на армировъчната стомана VR-P. = 2·10 kgf/cm.

2. Изчислете съотношението, следователно удължението на армировъчната стомана се определя по формула (2).

Приложение 4 (за справка). Пример за оценка на относителната грешка при определяне на калибровъчната характеристика на устройство

Приложение 4
Информация

Необходимо е да се установи относителната грешка при определяне на калибровъчните характеристики на устройството PRDU за армировка клас A-IV с диаметър 25 mm, дължина 12,66 m с максимална сила на опън = 27 tf, посочена в работните чертежи.

1. На всеки етап на натоварване определете силата на опън на армировката, съответстваща на показанията на инструмента.

на тези етапи на зареждане. Така че на първия етап от зареждането

15 ts, =15.190 ts, =14.905 ts, =295 деления, =292 деления.
2. Определете обхвата на показанията в превозното средство

За първия етап на зареждане е:

3. Определете относителния обхват на показанията като процент

За първия етап на зареждане ще бъде:

който не надвишава.

4. Пример за изчисляване на максималната и минималната сила по време на калибриране:

Ts;
ц.

Размерът на стъпките за зареждане трябва да бъде не повече от

Стойността на етапа на натоварване (с изключение на последния етап) се приема за 2 tf. Стойността на последния етап на натоварване се приема за 1 tf.
На всеки етап се вземат 3 показания (), от които се определя средноаритметичната стойност.Получените стойности на калибровъчната характеристика са представени под формата на таблица и графика (чертеж на това приложение).

Определението за енергия и сила на повърхностното напрежение съответства на единицата за измерване на енергия и сила. Енергийната единица е J/m 2, мощност – N/m. Изразите за енергия и сила са еквивалентни и числената стойност е една и съща и в двете измерения. Така че за вода при 293 K:

Едното измерение се извлича лесно от другото:

SI: J/m 2 = N∙m/m 2 = N/m;

Влиянието на различни фактори върху стойността

Повърхностно напрежение

Влияние на химическата природа на веществото

Повърхностното напрежение е работата, изразходвана за разкъсване на междумолекулни връзки. Следователно, колкото по-силни са междумолекулните връзки в дадено тяло, толкова по-голямо е неговото повърхностно напрежение на границата с газовата фаза. Следователно, повърхностното напрежение е по-ниско за неполярни течности, които имат слаби междумолекулни връзки, и по-високо за полярни течности. Веществата, които имат междумолекулни водородни връзки, като вода, имат високо повърхностно напрежение.

Таблица 9.1

Стойности на повърхностното напрежение и специфичната повърхностна енергия на някои вещества на границата с въздуха

* – дадени са специфични стойности на повърхностната енергия

Ефект на температурата

С повишаване на температурата разстоянието между молекулите се увеличава; с повишаване на температурата повърхностното напрежение на отделните течности намалява, т.е. важи следната зависимост:

За много течности зависимостта σ=f(T)близки до линейни. Екстраполацията на линейната зависимост към оста x определя критичната температура T Sот това вещество. При тази температура двуфазната система течност-пара престава да съществува и става еднофазна.

За много вещества температурните коефициенти на повърхностно напрежение варират от приблизително –0,1 до –0,2 mJ/(m 2 K).

Влияние на природата на съседни фази

Повърхностно напрежение ( σ 12) на границата на две течности 1 и 2 зависи от тяхната химическа природа (полярност). Колкото по-голяма е разликата в полярността на течностите, толкова по-голямо е повърхностното напрежение на тяхната граница (правилото на Ребиндер).

Количествено, междинното повърхностно напрежение на границата на две взаимно наситени течности може да се изчисли с помощта на приблизителното правило на Антонов.

Правилото на Антонов (1907):Ако течностите са ограничено разтворими една в друга, тогава повърхностното напрежение на границата l 1 / течност 2 е равно на разликата между повърхностните напрежения на взаимно наситени течности на тяхната граница с въздух или със собствена пара:

Намокряне

Намокряне– взаимодействието на течност с твърдо или друго течно тяло при едновременен контакт на три несмесващи се фази, едната от които обикновено е газ (въздух).

При нанасяне на малко количество течност върху повърхността на твърдо тяло или върху повърхността на друга течност с висока плътност са възможни два случая: в първия случай течността приема формата на капка, в другия случай се разпространява . Нека разгледаме първия процес, когато капка не се разпространява върху повърхността на друго тяло.

На единица дължина на периметъра действат три сили:

1. Повърхностната енергия на твърдо тяло, стремейки се да намалява, разтяга капката по повърхността. Тази енергия е равна на повърхностното напрежение на твърдото тяло на границата с въздуха σ TG.

2. Повърхностна енергия на границата твърдо-течно σ TJима тенденция да компресира капката, тоест повърхностната енергия намалява поради намаляване на повърхностната площ.

3. Повърхностна енергия на границата на капка течност с въздух σ ЖГнасочена тангенциално към сферичната повърхност на капката.

Ъгъл θ , образуван от допирателни към междинните повърхности, ограничаващи намокрената течност и имащ връх на границата на три фази, се нарича контактен ъгъл или контактен ъгъл.

Проекция на вектор σ ЖГ върху хоризонталната ос – произведение σ ЖГ · cos θ .

При условия на равновесие:

σ TG = σ TG + σ ZhG · cos θ, (9.8)

. (9.9)

Получената връзка (9.9) се нарича Уравнение на Йънг .

В зависимост от стойностите на равновесния контактен ъгъл се разграничават три основни вида намокряне:

Анализ на уравнението на Йънг

1. Ако σ TG > σ TG, тогава cos θ > 0И θ < 90° (контактен ъгъл) остър – намокряне .

Пример: вода върху повърхността на метал, покрит с оксиден филм. Колкото по-малък е ъгълът θ и повече cos θ , толкова по-добро е намокрянето.

3. Ако σ TG = σ TG, Че cos θ = 0и θ = 90° е границата между омокряемост и ненамокряемост.

4. Ако , Че cos θ = 1и θ = 0° – пълно намокряне (разпръскване) – капката се разтича в тънък филм. Пример: живак върху повърхността на олово, изчистена от оксидния филм.

Пълно ненамокряне, тоест позиция, в която θ = 180° не се наблюдава, тъй като когато кондензираните тела влязат в контакт, повърхностната енергия винаги намалява.

Водоомокряемостта на някои твърди вещества се характеризира със следните контактни ъгли: кварц - 0°, малахит - 17°, графит - 55°, парафин - 106°. Тефлонът е най-зле мокрият материал с вода; контактният ъгъл е 120°.

Различните течности намокрят една и съща повърхност по различен начин. Според приблизително правило – течността, която е по-близка по полярност до мокрото вещество, овлажнява по-добре повърхността.

Въз основа на вида на селективното омокряне всички твърди вещества се разделят на три групи:

· Хидрофилен (олеофобен) ) материали – по-добре омокрени от вода, отколкото от неполярни въглеводороди: кварц, силикати, карбонати, метални оксиди и хидроксиди, минерали (контактен ъгъл по-малък от 90° от страната на водата).

· Хидрофобни (олеофилни) материали – се намокрят по-добре от неполярни течности, отколкото от вода: графит, въглища, сяра, парафин, тефлон.

Пример 9.1.Определете контактния ъгъл, образуван от капка вода върху твърдо тяло, ако повърхностното напрежение на границите въздух-твърдо, вода-твърдо и вода-въздух е съответно: 0,057; 0,020; 0,074 J/m2. Водата ще намокри ли тази повърхност?

Решение:

Според закона на Йънг:

cos θ< 0 И θ > 90°– тази повърхност не се намокря от вода.

Флотация

Флотацията е един от най-разпространените методи за обработка на минерали. Този метод обогатява около 90% от рудите на цветни метали, въглища, сяра и други природни материали.

Флотационната концентрация (сепарация) се основава на различната омокряемост с вода на ценни минерали и отпадъчни скали. В случай на пенна флотация, въздухът се барботира през водна суспензия от натрошена руда (пулпа), към чиито мехурчета се придържат хидрофобни частици от ценен минерал (чисти метали или техни сулфиди), които след това изплуват на повърхността на водата , а с получената пяна се отстраняват механично за последваща обработка. Отпадъчните скали (кварц, алумосиликати) се намокрят добре с вода и се утаяват във флотационни машини.

Пример 9.2.Кварц и сяра на прах бяха изсипани върху повърхността на водата. Какво явление може да се очаква, ако контактният ъгъл за кварца е 0°, а за сярата 78°?

Решение:

Тъй като за кварц θ = 0° – пълно намокряне, тогава кварцът ще бъде напълно намокрен с вода и ще се утаи на дъното на контейнера. Контактният ъгъл за сярата е близо до 90°, следователно серният прах ще образува суспензия на повърхността на водата.

Характеристики на извит интерфейс

Във физиката напрежението е силата, действаща върху въже, кабел, кабел или подобен обект или група от обекти. Всичко, което е теглено, окачено, поддържано или люлеещо се от въже, шнур, кабел и т.н., е обект на сила на опън. Както всички сили, напрежението може да ускори обектите или да ги накара да се деформират. Способността да се изчислява силата на опън е важно умение не само за студентите от Физическия факултет, но и за инженерите и архитектите; тези, които строят стабилни домове, трябва да знаят дали дадено въже или кабел ще издържи силата на опън на тежестта на обекта, без да провисне или да се срути. Започнете да четете тази статия, за да научите как да изчислявате силата на опън в някои физически системи.

стъпки

Определяне на напрежението на една нишка

1. Определете силите във всеки край на нишката.Напрежението в дадена нишка или въже е резултат от силите, които дърпат въжето от всеки край. Напомняме ви, че сила = маса × ускорение. Ако приемем, че въжето е опънато, всяка промяна в ускорението или масата на обект, окачен на въжето, ще доведе до промяна в силата на опън в самото въже. Не забравяйте за постоянното ускорение на гравитацията - дори ако системата е в покой, нейните компоненти са обект на гравитация. Можем да приемем, че силата на опън на дадено въже е T = (m × g) + (m × a), където "g" е ускорението, дължащо се на гравитацията на който и да е от обектите, поддържани от въжето, и "a" е всяко друго ускорение, действащо върху обекти.

   • За решаване на много физически проблеми, предполагаме перфектно въже- с други думи нашето въже е тънко, няма маса и не може да се разтегне или скъса.
   • Като пример, нека разгледаме система, в която товар е окачен на дървена греда с помощта на едно въже (вижте изображението). Нито самият товар, нито въжето се движат - системата е в покой. В резултат на това знаем, че за да бъде товарът в равновесие, силата на опън трябва да е равна на силата на гравитацията. С други думи, напрежение (F t) = гравитация (F g) = m × g.
     • Да приемем, че товарът има маса 10 kg, следователно силата на опън е 10 kg × 9,8 m/s 2 = 98 нютона.

2. Помислете за ускорение.Гравитацията не е единствената сила, която може да повлияе на опъването на въжето - същият ефект се получава от всяка сила, приложена към обект върху въже с ускорение. Ако, например, обект, окачен на въже или кабел, се ускори от сила, тогава силата на ускорение (маса × ускорение) се добавя към силата на опън, генерирана от теглото на обекта.

   • В нашия пример да предположим, че товар от 10 kg е окачен на въже и вместо да бъде прикрепен към дървена греда, той е изтеглен нагоре с ускорение от 1 m/s 2 . В този случай трябва да вземем предвид ускорението на товара, както и ускорението на гравитацията, както следва:
     • F t = F g + m × a
     • F t = 98 + 10 kg × 1 m/s 2
     • F t = 108 нютона.

3. Помислете за ъглово ускорение.Обект върху въже, въртящ се около точка, считана за център (като махало), упражнява напрежение върху въжето чрез центробежна сила. Центробежната сила е допълнителната сила на опън, причинена от въжето, което го „бута“ навътре, така че товарът да продължи да се движи по дъга, а не по права линия. Колкото по-бързо се движи обект, толкова по-голяма е центробежната сила. Центробежната сила (F c) е равна на m × v 2 /r, където „m“ е масата, „v“ е скоростта, а „r“ е радиусът на окръжността, по която се движи товарът.

   • Тъй като посоката и големината на центробежната сила се променят в зависимост от това как обектът се движи и променя скоростта си, общото напрежение на въжето винаги е успоредно на въжето в централната точка. Не забравяйте, че силата на гравитацията постоянно действа върху даден обект и го дърпа надолу. Така че, ако обектът се люлее вертикално, пълното напрежение най-силенв долната част на дъгата (за махало това се нарича точка на равновесие), когато обектът достигне максималната си скорост, и най-слабиятв горната част на дъгата, докато обектът се забавя.
   • Да приемем, че в нашия пример обектът вече не се ускорява нагоре, а се люлее като махало. Нека нашето въже е дълго 1,5 m, а товарът ни се движи със скорост 2 m/s при преминаване през долната точка на люлката. Ако трябва да изчислим силата на опън в долната точка на дъгата, когато тя е най-голяма, тогава първо трябва да разберем дали в тази точка натоварването изпитва натиск на гравитацията, както в покой - 98 нютона. За да намерим допълнителната центробежна сила, трябва да решим следното:
     • F c = m × v 2 /r
     • F c = 10 × 2 2 /1,5
     • F c =10 × 2,67 = 26,7 нютона.
     • Така че общото напрежение ще бъде 98 + 26,7 = 124,7 нютона.

4. Моля, обърнете внимание, че силата на опън, дължаща се на гравитацията, се променя, когато товарът преминава през дъгата.Както беше отбелязано по-горе, посоката и големината на центробежната сила се променят, когато обектът се люлее. Във всеки случай, въпреки че гравитацията остава постоянна, чиста сила на опън, дължаща се на гравитациятасъщо се променя. Когато люлеещият се предмет е Нев долната част на дъгата (точка на равновесие), гравитацията го дърпа надолу, но напрежението го дърпа нагоре под ъгъл. Поради тази причина силата на опън трябва да противодейства на част от силата на гравитацията, а не на цялата.

   • Разделянето на силата на гравитацията на два вектора може да ви помогне да визуализирате това състояние. Във всяка точка от дъгата на вертикално люлеещ се обект въжето сключва ъгъл "θ" с линия, минаваща през точката на равновесие и центъра на въртене. Веднага след като махалото започне да се люлее, гравитационната сила (m × g) се разделя на 2 вектора - mgsin(θ), действащ тангенциално на дъгата в посока на равновесната точка и mgcos(θ), действащ успоредно на сила на опън, но в обратна посока. Напрежението може да устои само на mgcos(θ) - силата, насочена срещу него - не на цялата сила на гравитацията (освен в точката на равновесие, където всички сили са равни).
   • Да приемем, че когато махалото е наклонено под ъгъл 15 градуса спрямо вертикалата, то се движи със скорост 1,5 m/s. Ще намерим силата на опън чрез следните стъпки:
     • Съотношение на силата на опън към гравитационната сила (T g) = 98cos(15) = 98(0,96) = 94,08 нютона
     • Центробежна сила (F c) = 10 × 1,5 2 /1,5 = 10 × 1,5 = 15 нютона
     • Общо напрежение = T g + F c = 94,08 + 15 = 109,08 нютона.

5. Изчислете триенето.Всеки обект, който се тегли от въже и изпитва "спирачна" сила от триенето на друг обект (или течност), прехвърля тази сила към напрежението във въжето. Силата на триене между два обекта се изчислява по същия начин, както във всяка друга ситуация - като се използва следното уравнение: Сила на триене (обикновено се записва като F r) = (mu)N, където mu е коефициентът на силата на триене между обектите и N е обичайната сила на взаимодействие между обектите или силата, с която те се притискат един към друг. Обърнете внимание, че статичното триене, което е триенето, което е резултат от опит да се принуди обект в покой да се движи, е различно от триенето при движение, което е триенето, което е резултат от опит да се принуди движещ се обект да продължи да се движи.

   • Да приемем, че нашият товар от 10 кг вече не се люлее, а сега се тегли по хоризонтална равнина с помощта на въже. Да приемем, че коефициентът на триене при движението на земята е 0,5 и нашият товар се движи с постоянна скорост, но трябва да му придадем ускорение от 1 m/s 2 . Този проблем въвежда две важни промени - първо, вече не е необходимо да изчисляваме силата на опън по отношение на гравитацията, тъй като нашето въже не държи тежест, окачена. Второ, ще трябва да изчислим напрежението, дължащо се на триене, както и това, дължащо се на ускорението на масата на товара. Трябва да решим следното:
     • Нормална сила (N) = 10 kg & × 9,8 (гравитационно ускорение) = 98 N
     • Сила на триене при движение (F r) = 0,5 × 98 N = 49 нютона
     • Сила на ускорение (F a) = 10 kg × 1 m/s 2 = 10 нютона
     • Общо напрежение = F r + F a = 49 + 10 = 59 нютона.

   Изчисляване на силата на опън на няколко нишки

   1. Повдигнете вертикални успоредни тежести с помощта на блок.Ролките са прости механизми, състоящи се от окачен диск, който ви позволява да промените посоката на силата на опън върху въжето. В проста конфигурация на скрипец, въже или кабел се движи от окачена тежест до макара, след това надолу до друга тежест, като по този начин се създават две секции от въже или кабел. Във всеки случай напрежението във всяка от секциите ще бъде еднакво, дори ако двата края са опънати от сили с различни величини. За система от две маси, окачени вертикално в блок, силата на опън е равна на 2g(m 1)(m 2)/(m 2 +m 1), където „g“ е ускорението на гравитацията, „m 1“ е масата на първия обект, “ m 2 ” – масата на втория обект.

      • Обърнете внимание на следното: физическите проблеми предполагат, че блоковете са перфектни- нямат маса, нямат триене, не се чупят, не се деформират и не се отделят от въжето, което ги поддържа.
      • Да приемем, че имаме две тежести, окачени вертикално на успоредни краища на въже. Едната тежест е с маса 10 кг, а втората е с маса 5 кг. В този случай трябва да изчислим следното:
        • T = 2g(m 1)(m 2)/(m 2 +m 1)
        • T = 2(9,8)(10)(5)/(5 + 10)
        • T = 19,6(50)/(15)
        • Т = 980/15
        • Т= 65,33 нютона.
      • Обърнете внимание, че тъй като една тежест е по-тежка, всички останали елементи са равни, тази система ще започне да се ускорява, следователно тежестта от 10 kg ще се премести надолу, причинявайки втората тежест да се покачи.

   2. Закачете тежести с помощта на макари с непаралелни вертикални струни.Блоковете често се използват за насочване на силата на опън в посока, различна от надолу или нагоре. Ако, например, товар е окачен вертикално от единия край на въже, а другият край държи товара в диагонална равнина, тогава непаралелната система от макари има формата на триъгълник с ъгли в точките на първо натоварване, второ и самата шайба. В този случай напрежението във въжето зависи както от гравитацията, така и от компонента на силата на опън, която е успоредна на диагоналната част на въжето.

      • Да приемем, че имаме система с товар от 10 kg (m 1), окачен вертикално, свързан с товар от 5 kg (m 2), поставен върху 60-градусова наклонена равнина (приема се, че този наклон е без триене). За да намерите опъна на въже, най-лесният начин е първо да съставите уравнения за силите, ускоряващи товарите. След това продължаваме така:
        • Окачената тежест е по-тежка, няма триене, така че знаем, че се ускорява надолу. Напрежението във въжето се дърпа нагоре, така че то се ускорява по отношение на резултантната сила F = m 1 (g) - T, или 10(9,8) - T = 98 - T.
        • Знаем, че маса върху наклонена равнина се ускорява нагоре. Тъй като няма триене, знаем, че напрежението дърпа товара нагоре по равнината и го дърпа надолу самособственото си тегло. Компонентът на силата, дърпаща надолу по склона, се изчислява като mgsin(θ), така че в нашия случай можем да заключим, че тя се ускорява по отношение на резултантната сила F = T - m 2 (g)sin(60) = T - 5( 9,8)(0,87) = Т - 42,14.
        • Ако приравним тези две уравнения, получаваме 98 - T = T - 42,14. Намираме T и получаваме 2T = 140,14, или T = 70,07 нютона.

   3. Използвайте няколко струни, за да окачите обекта.И накрая, нека си представим, че обектът е окачен на "Y-образна" система от въжета - две въжета са фиксирани към тавана и се срещат в централна точка, от която се простира трето въже с тежест. Напрежението на третото въже е очевидно - обикновено напрежение поради гравитацията или m(g). Напреженията на другите две въжета са различни и трябва да се съберат до сила, равна на силата на гравитацията нагоре във вертикално положение и нула в двете хоризонтални посоки, ако приемем, че системата е в покой. Напрежението на едно въже зависи от масата на окачените товари и от ъгъла, под който всяко въже е наклонено от тавана.

      • Да приемем, че в нашата Y-образна система долната тежест има маса 10 кг и е окачена на две въжета, едното от които сключва ъгъл от 30 градуса с тавана, а второто от които сключва ъгъл от 60 градуса. Ако трябва да намерим напрежението във всяко от въжетата, ще трябва да изчислим хоризонталните и вертикалните компоненти на напрежението. За да намерите T 1 (опън на въжето, чийто наклон е 30 градуса) и T 2 (опън на това въже, чийто наклон е 60 градуса), трябва да решите:
        • Съгласно законите на тригонометрията съотношението между T = m(g) и T 1 и T 2 е равно на косинуса на ъгъла между всяко от въжетата и тавана. За T 1, cos(30) = 0,87, както за T 2, cos(60) = 0,5
        • Умножете опъна на долното въже (T=mg) по косинуса на всеки ъгъл, за да намерите T 1 и T 2 .
        • T 1 = 0,87 × m(g) = 0,87 × 10(9,8) = 85,26 нютона.
        • T 2 =0,5 × m(g) = 0,5 × 10(9,8) = 49 нютона.