Приложение F (обязательное). Метод определения модуля сдвига

Приложение F
(обязательное)

Метод
определения модуля сдвига

F.1 Общие принципы

В настоящем приложении описан метод определения модуля сдвига Gg для опор.

F.2 Основные понятия и область применения

В настоящем приложении описан метод определения модуля сдвига изготовленных эластомерных опор. Если опоры являются слишком большими, и не помещаются в прессе, их можно уменьшить в размере, вырезав образцы по согласованию с покупателем. Однако пресс должен быть достаточно большим, чтобы можно было проверять опоры больших размеров, указанных в 4.3.7.

F.3 Определения

F.3.1 Касательное напряжение - отношение поперечной силы к площади горизонтального сечения опоры.

F.3.2 Деформация при сдвиге - отношение перемещения при сдвиге к полной толщине эластичного слоя, включая верхнее и нижнее покрытия, если они не закрыты устройствами крепления.

F.3.3 Модуль сдвига - отношение приращения касательного напряжения к относительному приращению деформации при сдвиге.

Примечание - Модуль сдвига Gg обычно определяют как модуль при двухстороннем сжатии для относительной деформации при сдвиге, соответствующей следующим смещениям:

,

где - усредненная полная первоначальная толщина эластичного слоя, включая верхнее и нижнее покрытия, если у них нет ограничений для сдвига.

F.4 Принцип работы

Испытание состоит из измерения перемещения при сдвиге пары идентичных опор, когда они подвергаются действию увеличивающихся горизонтальных нагрузок. На основании этих измерений рассчитывается модуль сдвига, а поверхности опор, находящиеся под предельной нагрузкой, проверяются на наличие дефектов.

F.5 Оборудование

F.5.1 Испытательное оборудование

Оборудование для испытаний, схематически показанное на рисунке F.1, должно быть способно обеспечить сжимающую нагрузку, приложенную к паре опор, отделенных друг от друга подвижной пластиной, а также обеспечить возможность деформации при сдвиге в контролируемых условиях. Оборудование должно обеспечивать метод измерения сжимающей нагрузки и горизонтальной силы вместе с деформацией при перемещении. Измерительное оборудование должно иметь точность  2 % зарегистрированных предельных значений. Пластины должны быть достаточно толстыми, чтобы поглощать значительную деформацию (менее < 1 % от измеренной деформации опоры) при действии максимальной нагрузки, а их размеры в плане, должны быть больше площади горизонтального сечения испытываемого образца.

F.5.2 Поверхности, не предназначенные для скольжения

Чтобы уменьшить вероятность проскальзывания испытуемых образцов во время определения деформации при сдвиге, необходимо закрепить пластины с большим коэффициентом трения к пластинам и к подвижной пластине испытательного оборудования.

С другой стороны испытуемый образец может быть закреплен с помощью стальной ленты, толщина которой не должна превышать толщину внешней стальной пластины плюс толщина покрытия.

F.6 Образцы для испытаний

F.6.1 Размеры

Образцы, используемые для испытаний, должны соответствовать проектным рекомендациям, перечисленным в разделе 5. Если пара опор будет иметь неустойчивое положение в испытательном оборудовании под действием приложенных нагрузок, необходимо использовать дополнительные пары опор, чтобы стабилизировать оборудование.

F.6.2 Измерение недеформированного испытываемого образца

Средняя начальная толщина каждого испытуемого образца должна измеряться минимум двумя средствами измерений, размещенными на равном расстоянии от центра опоры. Если потребуется, может использоваться дополнительная пара измерительных приборов, чтобы зафиксировать изменения по толщине опоры, и в этом случае измерительное оборудование должно быть размещено симметрично: либо по углам, либо по центру сторон опоры.

Размеры проекции опоры должны измеряться вдоль ее краев.

F.7 Рабочий процесс

F.7.1 Подготовка испытуемых образцов

Подготовка испытуемых образцов должна начинаться после минимальной выдержки - 24 ч после вулканизации.

После искусственного старения испытания не должны выполняться до тех пор, пока испытуемый образец не стабилизируется при температуре испытания. При отсутствии прямого измерения, предполагается, что это произойдет после выдержки 24 ч.

После низкотемпературного или крайне низкотемпературного охлаждения испытание должно выполняться до тех пор, пока температура поверхности на краях опоры не достигнет значения, определенного в 4.3.1.2 и 4.3.1.3. Для изолирования краев опор при таком исследовании может использоваться защитный кожух, имеющий минимальную жесткость (пленка).

F.7.2 Методика испытаний

Образцы, предназначенные для испытаний, должны быть размещены симметрично на каждой стороне подвижной пластины так, чтобы направление сдвига проходило через ширину опоры.

Должно использоваться среднее давление, равное 6 МПа.

Опоры должны быть подвергнуты перемещениям с постоянной и максимальной скоростью, равной 150 мм в минуту до достижения максимальной испытательной деформации (0,7T_q    0,9 T_q), а затем возвращены к начальному нулевому перемещению. Напряжение сжатия должно быть снято, и испытуемые образцы должны оставаться без нагрузки в течение 5 мин, а затем перемещение следует повторить снова до v_xm.

Горизонтальное отклонение и нагрузка должны регистрироваться непрерывно или, как минимум, через 10 равных интервалов во время изменения нагрузки в испытательном цикле.

F.8 Результаты

F.8.1 Касательное напряжение

Касательное напряжение , МПа, задается с помощью выражения

,

(F.1)

где - горизонтальная сила, Н,

А - площадь, мм², на которую действует сжимающая нагрузка (площадь горизонтального сечения одной опоры). Когда две опоры, расположенные вплотную друг к другу, испытываются обычным образом, приложенная нагрузка должна быть равной 2F_x, а площадь должна равняться 2А.

F.8.2 Деформация сдвига

Деформацию сдвига определяют с помощью следующего выражения:

.

(F.2)

F.8.3 Модуль сдвига

Общепринятый модуль сдвига G, МПа, определяют на основе измерений, с помощью следующего выражения:

,

(F.3)

где - касательное напряжение;

- касательное напряжение;

- деформация сдвига при деформации  = 0,27 T_q;

- деформация сдвига при деформации  = 0,58 T_q;

F.9 Отчет об испытаниях

Отчет об испытаниях должен содержать следующую информацию:

1) Идентификационный номер испытуемого образца (наименование изготовителя, происхождение и номер каждой опоры).

2) Толщину, число слоев и размеры испытуемых образцов.

3) Размер вырезанного испытуемого образца (при наличии).

4) Состояние испытуемого образца до и после испытания.

5) Дату, продолжительность и температуру при испытании.

6) Значение сжимающей нагрузки.

7) Скорость нарастания деформации при сдвиге.

8) Значения измеренных горизонтальных сил и перемещений (график).

9) Рассчитанный модуль G_g.

10) Все отклонения от метода, описанного в настоящем стандарте.

11) Формулировку, подтверждающую соответствие стандарту при условии, что не было никаких отклонений.

А - тип Е; В - тип С; I - пластины пресса; II - образец для испытаний; III - подвижная пластина; IV - выравнивающая пластина с пазами, предназначенная для предотвращения проскальзывания (тип Е); V - металлическая лента, предназначенная для предотвращения проскальзывания (тип С)

Рисунок F.1 - Схема испытательного оборудования для определения модуля сдвига