Испытания на срез и сдвиг – Испытательный центр Кипсал
Промышленное оборудование и его комплектующие должны быть надежными, сохранять свою работоспособность и изначальные эксплуатационные свойства в рабочих условиях. Чтобы убедиться в том, что деталь не подведет в ответственный момент, необходимо знать, как она воспринимает увеличенные нагрузки, насколько высоко сопротивление механическому износу.
Цель испытаний
Компания «Кипсал» занимается проведением испытаний, используя только качественное оборудование, которое способно показать достоверные результаты. Благодаря возможности оформления индивидуального коммерческого предложения, каждый клиент сможет воспользоваться услугами с учетом собственных потребностей и нюансов производства (степени нагрузки, рабочих условий, типа деталей и т.д.).
Физико-механические испытания, которые способны установить сопротивляемость и стойкость объекта при испытании на сдвиг, выявляют степень прочности, проблемы с конкретными материалами в эксплуатационных условиях, предполагающих высокую степень нагрузки Это крайне важно для металлургической промышленности, машиностроения, и т.д., то есть в областях, которые предусматривают сохранение высокого уровня безопасности производства.
Благодаря испытаниям на срез проверяется степень сопротивляемости детали (болты, шпильки, анкеры, цилиндрические образцы проволоки и т.д.) разрушению в плоскости поперечного сечения. Все операции подобного типа производятся при помощи оборудования, работающего на растяжение или сжатие, универсальной технике, воспроизводящей комплекс испытаний. Получаемые значения зависит от условий опыта (скорость загружения и т.д.). Существует рекомендуемая скорость работы — не более 10мм\мин.
Все испытания на срез по ГОСТу обеспечивают точные результаты.
Испытание анкеров и болтов
Благодаря испытаниям анкеров на срез осуществляется расчет рекомендуемых нагрузок, которые способны повлиять на надежность подобного крепления. Опыт предполагает использование растягивающего или сжимающего усилия. Операции возможно проводить на одинарный и двойной срез. Для этого используется разное оборудование. В первом случае техника должна состоять из ножей и образца, во втором — щек, корпуса, ножей, образца и вкладыша.
При проведении испытаний болтов на срез с помощью использования специального оборудования, укомплектованного вилкой и диском, устанавливаются точные результаты. Произведение срезного усилия определяет, будет ли выбранный болт надежным в эксплуатационных условиях, не подведет ли при требующейся нагрузке не только в статичной конструкции, но и в оборудовании, которое подвергается постоянной вибрации или движению.
Испытание на срез. Лабораторная работа
Лабораторная работа № 7
Цель работы – изучить характер разрушения стальных образцов и определить предел прочности малоуглеродистой стали при срезе.
Основные сведения
Испытание на срез воспроизводит условие нагружения таких деталей, как заклепки, «чистые» болты, шпонки, штифты и т.п. Методика расчета элементов, работающих на срез, в значительной мере опирается на теорию чистого сдвига.
Известно, что между пределом прочности на растяжение σпч и пределом прочности на срез τпч существует довольно устойчивое соотношение (например, для стали τпч = 0,6-0,8 σпч).
Обычные элементы, работающие в конструкциях на срез (болты, заклепки, шпонки), одновременно подвергаются действию и нормальных напряжений, возникающих по сечениям, испытывающим срез. Следовательно, материал таких элементов находится в более сложных условиях работы, чем чистый сдвиг.
Величина предела прочности при срезе имеет практическую ценность только в том случае, если нагружение образца будет близко к реальным условиям, поэтому испытания на срез в лабораториях чаще всего проводят при помощи специального приспособления (рис. 7.1), изготовленного из закаленной стали и осуществляющего двойной срез.
Рис. 7.1. Схема приспособления для испытания образцов на срез
Работа проводится на универсальной испытательной машине УММ-20 с использованием нескольких образцов круглого сечения различного диаметра d.
Стержень обмеряется и закладывается в отверстие проушины, причем диаметр его выбирается так, чтобы обеспечить плотное касание к стенкам отверстий. После разрушения образца силой Fср определяется его прочность на срез по удвоенной площади поперечного сечения 2А.
Порядок выполнения и обработка результатов
После установки приспособления, закладки в него образца, его разрушения и внешнего осмотра для каждого образца подсчитывается τпч. Затем определяются средние значения τпч ср по результатам испытания нескольких образцов и находится опытное отношение τпч ср / σпч.
Полученное отношение есть смысл сравнить с 0,6-0,8, если образцы на срез были изготовлены из того же материала, что и на растяжение. Оформление результатов работы проводится в журнале испытаний с показом эскизов до испытаний и после испытания.
Контрольные вопросы
- Какие задачи мы ставим перед собой при испытаниях на срез цилиндрических образцов?
- Как определяются допускаемые касательные напряжения и есть ли аналогия между соотношениями τпч / σпч и [τ] / [σ]?
- Соответствует ли работа деталей, работающих на срез, теоретическим предпосылкам и зависимостям чистого сдвига?
Определение напряжений при изгибе >
Примеры решения задач >
Испытание болтов. Анкерных, распорных и прочее.
Испытание болтов и болтовых комплектов — это крайне важная и интересная тема. В этой статье хотим начать рассмотрение этого вопроса.
Прежде, чем описать все основные испытания болтов, при помощи которых контролируют их качество, хотелось бы кратко ввести Вас в курс этой тематики. Болтовые соединения с каждым годом играют всё большую роль в производстве металлоконструкций. Это связано одновременно с несколькими факторами:
- профессия сварщика в последнее время становится «вымирающей» по причине провала в профильном образовании, мало сварщиков высокого уровня на рынке;
- болтовые соединения просты в использовании и не требуют высокой квалификации монтажников, в отличие от сварки;
- возросшее качество металла болтов за счет новых марок сталей и технологии изготовления (например, сталь 20Г2Р, из которой возможно изготовление болтов класса прочности до 8.8).
Основным параметром при оценке качества металла болтов является класс прочности, который обозначается на головке болта в виде двух цифр. Для примера рассмотрим класс прочности 10.9, где 10 – это минимальный предел прочности в МПа (деленный на 100), то есть предел прочности металла этого класса болтов должен быть не менее 1000 МПа, 9 – это минимальный предел текучести в процентах от предела прочности (деленный на 10), то есть предел текучести металла этого класса болтов должен быть не менее 900 МПа (90% от 1000 МПа).
Самые распространенными классами прочности являются 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Болты, начиная с класса прочности 8.8 и выше, считаются высокопрочными или термообработанными.
Классы прочности гаек немного отличаются от классов прочности болтов: 5, 6, 8, 9, 10 и 12. Данные классы задаются в зависимости от размера гаек и выдерживаемого напряжения при испытании пробной нагрузкой, более подробно рассмотрим ниже.
Теперь перейдем к рассмотрению основных (более подробно можно ознакомиться в ГОСТ 898-1 и 898-2) испытаний болтов и болтовых комплектов, используемых при аттестации их качества.
1. Испытание на растяжение целых болтов.
При данном испытании определяется только предел прочности. Данное испытание позволяет только примерно оценить класс прочности болта, так как предел текучести не определяется.
2. Испытание на растяжение обработанных болтов.
В этом испытания рвут проточенные до определенного диаметра болты. В этом испытании снимаемыми параметрами являются предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и сужение. Все эти параметры позволяют достоверно подтвердить класс прочности болта.
3. Испытание на разрыв на косой шайбе.
При данном испытании определяется только предел прочности. Разрушение болта не должно происходить по головке болта и по месту перехода резьбовой части в гладкую. Угол наклона шайбы составляет от 4 до 6 градусов и зависит от диаметра болта и его класса прочности.
4. Определение прочности головки болта.
В этом испытании болт закручивают в оправку под углом 60-80 градусов (зависит от класса прочности) и бьют по головке молотком до ее соприкосновения с поверхностью оправки. После испытания не должно быть повреждений ни головки, ни болта.
5. Измерение твердости металла болта.
Измерение твердости проводят либо на головке болта, либо на его стержне (на расстоянии ¼ d от края). Дюрометрию проводят по любой шкале – Бриннель, Роквелл или Виккерс. Твердость является одним из основных испытаний при оценке качества гаек.
6. Испытание гаек пробной нагрузкой.
На накрученные на болт гайки дается нормированная нагрузка (зависит от размера и класса прочности), после снятия нагрузки гайки должны свободно откручиваться и должно отсутствовать заедание резьбы.
7. Определение коэффициента закручивания.
В данном испытании болтовой комплект устанавливается в специальном устройстве (типа УТБ-40), позволяющим фиксировать напряжение в теле болта. На гайку дается крутящий момент до достижения нормированного растягивающего усилия, потом определяется отношение усилия к моменту через диаметр болта.
Вот мы и рассмотрели основные виды механических испытания болтов и гаек. В нашей испытательной лаборатории мы проводим весь комплекс работ: от пробоподготовки до самих испытаний. У нас есть техническая возможность испытания на разрыв болтов до размера М42. Все болты испытываются партиями, каждому испытанию подвергают не менее 5 болтокомплектов от партии.
<<<предыдущая статья следующая статья>>>
Характеристики и преимущества высокопрочного крепежа
Высокопрочные болты, винты и шпильки при небольших габаритах способны обеспечить разъемное соединение, не уступающее по прочности сварному и превосходящее заклепочное. Интенсивно эксплуатируемая техника или массивные строительные металлоконструкции требуют применения именно высокопрочного крепежа. Стремление снизить расходы и использовать в ответственных узлах крепления низкопрочные детали может привести к быстрому разрушению конструкций или выходу из строя механизмов.
Перед внедрением высокопрочного крепежа в той или иной проект проектировщики производят точный расчет болтовых соединений с учетом силовой нагрузки на метизы и их прочностных характеристик. К сожалению, в отечественной промышленности объем использования высокопрочных крепежных изделий меньше, чем в развитых зарубежных странах. Это связано с отсутствием достаточной информации о преимуществах и эффективности их применения, а также технической литературы и справочных данных для их практического использования.
Создание долговечной выносливой техники также невозможно без особо прочного крепежа. К сожалению, но факт, что наши автомобили часто не выдерживают даже гарантийного срока эксплуатации из-за крепежных деталей низкой прочности, чего не скажешь об автомобильном парке немецкого, японского, французского, американского производства. Но ситуация в нашей стране постепенно налаживается не только за счет импорта высокопрочного крепежа, но и из-за того, что многие отечественные метизные заводы налаживают его выпуск по российским и европейским стандартам.
В чем отличие высокопрочного крепежа от обычного?
Главное отличие от метизов общего назначения заключается в особых физико-механических свойствах высокопрочного крепежа, которые дают ему возможность воспринимать более тяжелую нагрузку. К примеру, болт высокого класса прочности 12.9 разорвется при нагрузке 1200 Н/мм², а аналогичный по диаметру низкого класса 4.8 – при 420 Н/мм², то есть при нагрузке в 2.7 раза меньшей.
Высокопрочный винт ISO 7380-1 класса прочности 10.9
Помимо колоссальной стойкости к повышенным нагрузкам, крепеж высокого класса прочности дает еще целый ряд преимуществ:
- Снижение металлоемкости изделий и конструкций, при одновременном сохранении надежности крепежных узлов. Это достигается путем использования меньших по размеру винтов, но рассчитанных на более высокие нагрузки.
- Использование шпилек меньшего диаметра влечет за собой уменьшение диаметра монтажных отверстий и, как следствие, повышение прочности металлоконструкций, фланцевых соединений. Кроме того, замена обычных метизов на более прочные позволяет сократить количество точек крепления, снизив тем самым затраты на крепеж.
- Возможность применения в различных климатических условиях. Высокопрочные болты северного исполнения могут эксплуатироваться в условиях сурового климата до -60°С (маркировка «ХЛ») или средних холодных температур до -40°С (маркировка «У»).
- Способность воспринимать постоянные, переменные и особые нагрузки (подвижные, вибрационные, динамические, сейсмические).
- Возможность применения в конструкциях, эксплуатируемых в слабо-, средне-, сильноагрессивных средах с использованием защитных металлических или лакокрасочных покрытий.
- Создание сдвигоустойчивых соединений. В обычном болтовом соединении при нагрузке на сдвиг происходит смещение соединяемых элементов, равное величине зазора между шпилькой и стенкой отверстия. Высокопрочный болткомплект позволяет стянуть элементы с большим усилием, благодаря чему между ними возникает трение, исключающее сдвиг. Такое соединение называется фрикционным.
- Соединения на болтах снижают трудоемкость монтажа, позволяют вести сборку силами рабочих невысокой квалификации, автоматизировать, механизировать сборочный процесс.
- Применение высокопрочных болтовых соединений при монтаже металлоконструкций позволяет использовать элементы из трудносвариваемых сталей повышенной прочности.
- Возможность визуального контроля целостности монтажного соединения на болтах, тогда как в сварных швах могут быть скрытые дефекты.
Сегодня при возведении металлоконструкций на смену заклепкам пришли высокопрочные болткомплекты, которые более выносливы переменным нагрузкам за счет равномерного распределения напряжения по сечению болтового соединения. К тому же в отличие от заклепок они могут быть легко заменены в случае износа, дают возможность сборки/разборки конструкции, могут использоваться многократно, что облегчают ремонт оборудования.
Высокие классы прочности и их расшифровка
Согласно международной классификации резьбовых метизов, к высокопрочным болтам, винтам, шпилькам относятся изделия, имеющие цифровую маркировку классов прочности 8.8, 9.8, 10.9, 12.9, а к сверхпрочным – 14.9. Это важнейшая из характеристик, которая обязательно учитывается в любом проекте. Чем выше эти значения, тем прочнее, выносливее, качественнее и соответственно дороже метиз.
Первая цифра указывает на предельную нагрузку на растяжение, при которой крепеж разорвется. Эта величина называется пределом прочности на разрыв, определяется как одна сотая от номинального временного сопротивления, выражается в МПа или Н/мм².
Например, для болта 10.9 она равняется: 10 / 0,01 = 1000 МПа (Н/мм²).
Вторая цифра говорит нам о напряжении, при котором крепеж необратимо деформируется при изгибе, а называется этот параметр – предел текучести. Определяется умножением первой цифры на вторую и на 10.
Например, для того же болта 10.9 он равен: 10х9х10 = 900 МПа (Н/мм²).
При расчете соединения для заданной нагрузки значение предела текучести умножают на коэффициент 1/2 или 1/3 для обеспечения 2-х или 3-кратного прочностного запаса.
Марки сталей и особенности изготовления крепежа высокой прочностиКрепежные изделия классов от 8.8 до 14.9, включая болты для автомобильной промышленности, производятся из конструкционных среднеуглеродистых сталей, легированных упрочняющими добавками. Эксплуатационные свойства крепежа определяются двумя факторами:
Самые популярные марки: 35, 40, 40Х Селект, 38ХА, 30ХГСА, 35ХГСА, 40ХН2МА, 38ХГНМ. Реже используют слаболегированные борсодержащие стали марок 12Г1Р, 20Г2Р, 30-35Г1Р. Стали, легированные бором, обладают благоприятным сочетанием прочностных и пластических свойств, но из-за некоторых технологических трудностей при их выплавке, их внедрение в метизное производство сдерживается.
Исходное сырье поступает на производство в виде стержней или проволоки. Болты формируют методом холодной штамповки под давлением на высадочных автоматах, затем на них наносят резьбу на накатных автоматах. Для придания готовым изделиям высоких прочностных характеристик, эксплуатационной надежности и устранения хрупкости их подвергают термическому упрочнению путем нагревания в закалочной печи и последующему отпуску (охлаждению).
Таблица 1. Марки сталей, рекомендованные для изготовления болтов, винтов, шпилек высоких классов прочности.
| Класс прочности | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
| Марка стали | Ст.35, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.20Г2Р | Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45Г, Ст.40Г2, СТ.40Х, Ст.40Х Селект Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА | Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.40ХНМА |
| Граница прочности, МПа | 800…830 | 1000…1040 | 1200…1220 |
| Граница текучести, МПа | 640…660 | 900…940 | 1080…1100 |
| Твердость по Бринеллю, НВ | 242…318 | 304…361 | 366…414 |
Стандарты ГОСТ и DIN на высокопрочный крепеж
Сегодня “высокопрочка” поступает на рынок от отечественных, европейских и азиатских производителей. И если качество китайского крепежа вызывает недоверие у потребителей, то российский и европейский продукт пользуется большим спросом. Во многих зарубежных нормативах DIN, EN прописано использование болткомплектов (болт, гайка, шайба в сборе) от одного производителя. В наших документах нет таких правил. Нет в них и требований по виду защитного покрытия, тогда как европейские метизы оцинковываются, как правило, горячим методом.
Таблица 2. Стандарты на высокопрочный крепеж в России и Европе.
| Национальные стандарты РФ | Европейские стандарты |
| ГОСТ Р 52643-2006 Общие технические условия | DIN EN 14399-1:2006 Общие требования |
| ГОСТ Р 52644-2006 (ИСО 7411:1987) Болты | DIN EN 14399-2:2006 Проверка пригодности к предварительным натяжениям |
| ГОСТ Р 52645-2006 (ИСО 4775:1984) Гайки | DIN EN 14399-4:2006 Гарнитуры из болтов и гаек. Система HV |
| ГОСТ Р 52646-2006 (ИСО 7415:1984) Шайбы | DIN EN 14399-5:2006 Шайбы |
| DIN EN 14399-6:2006 Шайбы с фаской |
Основные виды высокопрочных болтов, винтов и шпилек, используемые в России строительными компаниями и машиностроительными предприятиями:
- ГОСТ 52644, ГОСТ 22353, DIN 6914, ISO 7412
Перечисленные стандарты распространяются на шестигранные болты высокой прочности (БВП), разработанные для использования при монтаже строительных металлоконструкций из стали, а также в мостостроении и тяжелом машиностроении для создания высоконагруженных соединений. Размерный ряд ограничен диаметрами М16 – М48. Выпускаются в климатическом исполнении «У» и «ХЛ»
- ГОСТ 7798, ГОСТ 7805, DIN 933, DIN 931, ISO 4014, ISO 4017
Стандарты на БВП с нормальной шестигранной головкой, полной и неполной резьбой, используемые для скрепления деталей и элементов конструкций в автомобилестроении, других производственных и строительных областях. Имеют широкий диапазон диаметров от М3 до М64. Выпускаются без покрытия или оцинкованными разными способами (гальваническим, термодиффузионным, горячим). Аналоги с мелкой резьбой – DIN 960, DIN 961.
- DIN 912, DIN 6912, ГОСТ 11738, ISO 4762
По данным стандартам изготавливаются винты с внутренним шестигранником и головкой в форме цилиндра, которые используются в самых разных отраслях промышленности. Винты DIN, ISO имеют более длинный перечень размеров, выпускаются только в высоких классах прочности 8.8, 10.9, 12.9, тогда как ГОСТ допускает их изготовление и низких классов, но ограниченного диаметра от М3 до М36.
- DIN 444, ГОСТ 3033-79
Настоящие стандарты описывают требования к откидным винтам (болтам) с ушком и метрической резьбой диаметром от М5 до М36, которые применяются в станочных приспособлениях, в качестве детали соединения в машиностроении или совместно со строительными анкерами с внутренней резьбой.
Данные стандарты регламентируют размеры, длину, шаг и тип резьбы резьбовых шпилек (штанг). К высокопрочным относят шпильки с границей прочности 800…1200 Нм. Они имеют фиксированную длину 1000 или 2000 мм, диаметр от М4 до М48. Применяются в машиностроении, строительной отрасли, при монтаже кабельно-трубных эстакад.
Все вышеперечисленные метизы изготавливаются в черном исполнении (под покраску) и оцинкованном различными способами.
Усилие затяжки высокопрочных болтов
При установке БВП следует учитывать характер монтажного соединения: сдвигоустойчивое (фрикционное) или с несущими болтами. В первом случае соединение затягивается до требуемой (проектной) величины динамометрическими ключами для обеспечения сил трения между соединяемыми элементами. Момент затяжки – это усилие, приложенное к гайке или головке винта и создающее в теле метиза контролируемое усилие натяжения. Расчетные значения момента закручивания и усилия предварительной затяжки болтов сведены в специальные справочные таблицы.
Таблица 3. Нормы затяжки болтов (коэффициент трения 0,14)
| Диаметр резьбы, мм | Шаг резьбы, Р | Площадь сечения As, мм | Усилие предварительной затяжки Q, кН | Крутящий момент Мкр, кН | ||||
| 8.8 | 10.9 | 12.9 | 8.8 | 10.9 | 12.9 | |||
| М4 | 0,7 | 8,78 | 4,3 | 6,3 | 7,4 | 3,3 | 4,8 | 5,6 |
| М5 | 0,8 | 14,2 | 7 | 10,3 | 12 | 6,5 | 9,5 | 11,2 |
| М6 | 1 | 20,1 | 9,9 | 14,5 | 17 | 11,3 | 16,5 | 19,3 |
| М8 | 1,25 | 36,6 | 8,1 | 26,6 | 31,1 | 27,3 | 40,1 | 46,9 |
| М10 | 1,5 | 58 | 28,8 | 42,2 | 49,4 | 54 | 79 | 93 |
| М12 | 1,75 | 84,3 | 41,9 | 61,5 | 72 | 93 | 137 | 160 |
| М14 | 2 | 115 | 57,5 | 84,4 | 98,8 | 148 | 218 | 155 |
| М16 | 2 | 157 | 78,8 | 115,7 | 135,4 | 230 | 338 | 395 |
| М18 | 2,5 | 193 | 99 | 141 | 165 | 329 | 469 | 549 |
| М20 | 2,5 | 245 | 127 | 181 | 212 | 464 | 661 | 773 |
| М22 | 2,5 | 303 | 158 | 225 | 264 | 634 | 904 | 1057 |
| М24 | 3 | 353 | 183 | 260 | 305 | 798 | 1136 | 1329 |
| М27 | 3 | 459 | 240 | 342 | 400 | 1176 | 1674 | 1959 |
| М30 | 3,5 | 561 | 292 | 416 | 487 | 1597 | 2274 | 2662 |
| М33 | 3,5 | 694 | 363 | 517 | 605 | 2161 | 3078 | 3601 |
| М36 | 4 | 817 | 427 | 608 | 711 | 2778 | 3957 | 4631 |
| М39 | 4 | 976 | 512 | 729 | 853 | 3597 | 5123 | 5994 |
Где и как маркируется прочность на изделии?
Маркировка высокопрочных болтов
Требования к обозначению прочности болтов, винтов, шпилек прописаны в ГОСТ 1759.0-87 (для диаметров до 48 мм) и ГОСТ 18126-94 (для диаметров от 48 мм). Знаки маркировки хорошо читаются на метизах, поэтому потребитель может легко определить класс прочности крепежа, с которым имеет дело.
Болты с шестигранными головками, винты с цилиндрическими головками под внутренний шестигранник и резьбовые шпильки маркируются по прочности цифровым кодом 8.8, 10.9, 12.9, 14.9 (с разделительной точкой или без нее), а шестигранные гайки – 9, 10, 12, 14. Это нестираемые выпуклые или углубленные клейма, нанесенные на головку болтов сбоку или сверху.
Маркировка классов прочности на крепеже малых диаметров может выполняться по системе циферблата.
Таблица 4. Циферблатная маркировка прочности болтов
Классы прочности шпилек отображаются, как правило, на их торцевой поверхности. Если шпилька имеет неполную резьбу, то цифровой код может быть нанесен на ее гладкую часть. Для шпилек также может применяться маркировка цветом (желтый для класса 8.8, белый для 10.9) или условными обозначением, нанесенным на торец:
Маркировка высокопрочных шпилек
Критерии выбора высокопрочного крепежа
- Тип, размер и класс прочности крепежных изделий должен соответствовать проектной документации.
- Замену одних деталей крепления на другие вправе производить только специалист после проведения соответствующих нормативных расчетов.
- Крепежные изделия должны быть равны или превышать по прочности материал конструкции.
- Несущая способность БВП должна соответствовать поставленной задаче, а антикоррозийная защита соответствовать эксплуатационным условиям.
- Необходимо учитывать совместимость металла конструкции и метиза во избежание гальванической коррозии.
- Не стоит покупать высокопрочные метизы у поставщиков с сомнительной репутацией.
- Перед покупкой желательно провести визуальный контроль для выявления возможных дефектов.
Высокопрочные болты, винты и шпильки – это особый вид метизов, на которые возлагается большая ответственность за надежность и долговечность автомобилей, станков, грузоподъемной техники, мостов, эстакад, портовых сооружений, спортивных арен, других масштабных строительных объектов. Компания «Крепком» сотрудничает только с ответственными производителями, на предприятиях которых исследуется состав поступающего сырья, а каждая партия готового крепежа проходит испытания, установленные действующими стандартами. Кроме того, в собственной лаборатории «Крепком» осуществляется входной контроль поступающей продукции на соответствие стандартным прочностным показателям.
Высокопрочка Обновлено: 29.09.2020 13:57:13
Источник: http://krepcom.ru:443/blog/vysokoprochka/kharakteristiki-i-kriterii-vybora-vysokoprochnykh-boltov-vintov-i-shpilek/
Наши контакты:
E-mail: [email protected]
Телефон: 8 (800) 333-21-68
ГОСТ Р 50578-93 — Материалы композиционные полимерные. Метод испытания на сдвиг перекашиванием пластины
ГОСТ Р 50578-93
Группа Л29
ОКСТУ 2209
Дата введения 1994-07-01
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН ТК 273 «Композиционные материалы и изделия из них»
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 12.07.93 N 170
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт распространяется на композиционные полимерные материалы (ПКМ) конструкционного назначения, армированные непрерывными волокнами, структура которых симметрична относительно их срединной плоскости, и устанавливает метод испытания ПКМ на сдвиг в плоскости армирования перекашиванием пластины с определением модуля сдвига и предела прочности.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12423-66 Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)
ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Метод механических испытаний. Общие требования
ГОСТ 21616-91 Тензорезисторы. Общие технические условия
ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования
3 ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ
3.1 Форма и размеры образца указаны на рисунке 1.
Рисунок 1
1, 2 — накладки; 3 — образец; 4 — тензорезисторы
Рисунок 1
3.2 Образцы вырезают из однородных по толщине плит в направлениях главных осей ортотропии ПКМ или под углом к главным осям, указанным в нормативно-технической документации на конкретный материал.
3.3. Отверстия в образце диаметром 18 мм сверлят в соответствии с рисунком 1.
3.4 Количество образцов для определения каждого показателя должно быть не менее трех. Допускается использовать одни и те же образцы, если предварительная нагрузка не превышает 20% от разрушающей.
3.5 Образцы для испытаний должны иметь гладкую поверхность без вздутий, трещин, видимых невооруженным глазом.
3.6 Период времени от окончания изготовления ПКМ до его испытания должен составлять не менее 16 ч, включая время кондиционирования, если иное не указано в нормативно-технической документации на конкретный материал.
3.7 Рекомендуемая толщина стеклотекстолитовых накладок составляет двукратную толщину образца. Суммарная толщина образца с накладками не должна превышать 30 мм.
4 ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
4.1 Испытания проводят на испытательной машине, обеспечивающей нагружение образца с заданной постоянной скоростью перемещения активного захвата от 0,1 до 1,0 мм/мин, измерение нагрузки с погрешностью не более 1% измеряемой величины и отвечающей требованиям ГОСТ 28840.
4.2 В испытательной машине должны быть предусмотрены термокамеры для проведения испытаний при повышенных и пониженных температурах.
4.3 Образец нагружают при помощи специального приспособления в соответствии с рисунком 2 приложением А.*
________________
* Текст соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.
Рисунок 2
1 — рама; 2 — пуансон; 3 — образец; 4 — болты
Рисунок 2
4.4 Шкалу силоизмерителя испытательной машины выбирают от 20 до 80% предельного значения.
4.5 Измеритель деформации — тензорезистор с базой не более 5 мм по ГОСТ 21616.
5 ПОДГОТОВКА ИСПЫТАНИЙ
5.1 Перед испытанием образцы нумеруют мягким карандашом на стеклотекстолитовой накладке.
5.2 Измеряют длину и толщину образца по краям рабочей зоны. Среднее арифметическое значение длины и толщины записывают в протокол испытаний.
5.3 Тензорезисторы наклеивают с каждой стороны образца в середине рабочей зоны под углом 45°.
5.4 Перед испытаниями образцы кондиционируют при одной из стандартных атмосфер в соответствии с ГОСТ 12423, если иное не указано в нормативно-технической документации на конкретный материал.
5.5 При проведении испытаний в условиях повышенной или пониженной температуры время выдержки образца должно составлять не менее 20 минут на каждый миллиметр толщины, если иное не указано в нормативно-технической документации на конкретный материал.
5.6 Устанавливают скорость перемещения активного захвата испытательной машины.
5.7 Образец с накладками закрепляют в приспособлении. Приспособление с образцом устанавливают на опорную плиту испытательной машины и крепят к ней двумя болтами М16 так, чтобы продольная ось приспособления совпадала с направлением действия нагрузки.
6 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
6.1 Испытания проводят при температуре и влажности, установленных в ГОСТ 14359, если иное не указано в нормативно-технической документации на конкретный материал.
6.2 Образцы нагружают до разрушения и записывают диаграмму. Максимальную нагрузку (), которую выдержал образец, заносят в протокол испытаний.
6.3 Результаты испытаний считаются недействительными при разрушении образцов вне рабочей зоны.
7 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
7.1 Модуль сдвига () в мегапаскалях определяют по формуле
, (1)
где — приращение нагрузки, Н;
— площадь продольного сечения рабочей зоны образца, мм;
— длина рабочей зоны, мм;
— толщина рабочей зоны, мм;
— соответствующее приращение деформации сдвига;
— усредненные показатели тензорезистора
7.2. Предел прочности на сдвиг () в мегапаскалях определяют по формуле
, (2)
где — максимальная нагрузка, при которой образец разрушился, Н.
7.3. За результаты испытаний принимают среднее арифметическое всех определенных значений показателей (). Статистическая обработка результатов, оценка стандартного отклонения () и коэффициента вариаций среднего отклонения () по ГОСТ 14359.
7.4. Результаты испытаний записывают в протокол, который должен содержать следующие данные:
— марку материала и обозначение документа на поставку;
— объемное содержание наполнителя;
— количество образцов;
— сведения об испытательной машине, измерителях деформации и регистрирующей аппаратуре;
— условия испытаний;
— значения определяемых показателей по каждому образцу и их усредненные значения;
— дату испытаний.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (рекомендуемое). Приспособление для испытания образца
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
1 — обойма; 2 — вкладыш; 3 — плита средняя; 4 — плита крайняя; 5 — башмак; 6 — знак нижний; 7 — знак верхний; 8 — болт М12х1,5х44; 9 — шайба 12; 10 — болт М16х1,5х80; 11 — гайка М16х1,5; 12 — шайба 16
Рисунок A.1 — Приспособление для испытания образца
1. 36-39 HRC.
2. Н14; h24; .
3. Покрытие: Х6.
4. Обработку отверстий по размерам в квадратных скобках производить совместно с плитой
Рисунок А.2 — Обойма
1. 36-39 HRC
2. * Размер для справок.
3. h24; .
4. Покрытие Х6.
5. Обработку отверстий по размерам в квадратных скобках производить совместно с плитой средней
Рисунок А.3 — Вкладыш
1. 36-39 HRC.
2. h24; .
3. Покрытие Х6.
Рисунок А.4 — Башмак
1. 36-39 HRC.
2. * Размер для справок.
3. h24; .
4. Покрытие Х6.
5. Обработку отверстий по размерам в квадратных скобках производить совместно с вкладышем.
Рисунок А.5 — Плита средняя
1. 36-39 HRC.
2. * Размер для справок.
3. h24; .
4. Покрытие Х6.
5. Обработку отверстий по размерам в квадратных скобках производить совместно с вкладышем.
Рисунок А.6 — Плита крайняя
1. 36-39 HRC.
2. h24; .
3. Покрытие Х6.
Рисунок А.7 — Знак нижний
1. 36-39 HRC.
2. h24; .
3. Покрытие Х6.
Рисунок А.8 — Знак верхний
Класс прочности | ИНФОПГС
При работе болтов на
срез и растяжение класс прочности гаек следует принимать в соответствии с классом прочности болтов по п.5.5 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции:
| Растяжение и срез | Только срез |
Класс болта | Класс гайки | Класс гайки |
5.6 | 5 | 4 |
8.8 | 8 | 5 |
10.9 | 10 | 8 |
12.9 | 12 | 12 |
Условия применения | Технологические требования по ГОСТ 1759.4-87* | |||
|---|---|---|---|---|
климатический район | условия работы болтов | класс прочности (табл. 1) | дополнительные виды испытаний (табл. 10) | марка стали болтов |
| В конструкциях, не рассчитываемых на выносливость | |||
Все районы, кроме I1, I2, II2 и II3** | Растяжение или срез | 4.6; 5.6 | Поз. 1 | По табл. 1 |
| 4.8; 5.8 | То же | То же | |
| 6.6 | « | 35 | |
| 8.8 | — | 35Х; 38ХА | |
| 10.9 | — | 40Х | |
I1, I2, II2 и II3 | Растяжение или срез | 4.6; 5.6 | Поз. 1 и 4 | По табл. 1 |
| 4.8*; 5.8* | Поз. 1 | То же | |
| 8.8 | Поз. 3 и 7 | 35Х; 38ХА | |
Срез | 4.8; 5.8 | Поз. 1 | По табл. 1 | |
| 8.8 | — | 35Х; 38ХА | |
| 10.9 | — | 40Х | |
| В конструкциях, рассчитываемых на выносливость | |||
Все районы, кроме I1, I2, II2 и II3* | Растяжение или срез | 4.6; 5.6 | Поз. 1 и 4 | По табл. 1 |
| 6.6 | То же | 35 | |
| 8.8 | — | 35Х; 38ХА | |
Срез | 4.8; 5.8 | Поз. 1 | По табл. 1 | |
I2, II2 и II3 | Растяжение или срез | 4.6; 5.6 | Поз. 1 и 4 | По табл. 1 |
| 8.8 | Поз. 3 и 7 | 35Х; 38ХА | |
Срез | 4.8; 5.8 | Поз. 1 | По табл. 1 | |
| 8.8 | — | 35Х; 38ХА | |
I1 | Растяжение или срез | 8.8 | Поз. 3 и 7 | 35Х; 38ХА |
Срез | 4.6; 5.6 | Поз. 1 и 4 | По табл. 1 | |
| 4.8*; 5.8* | Поз. 1 | То же | |
| 8.8 | — | 35Х; 38ХА | |
* Требуется дополнительный последующий отпуск при t = 650 °С.
** А также для конструкций, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, но эксплуатируемых в отапливаемых помещениях.
Примечания:
1. Во всех климатических районах, кроме I1, I2, II2 и II3, в нерасчетных соединениях допускается применять болты с подголовком класса точности С и В по ГОСТ 15590-70* и ГОСТ 7795-70* без дополнительных видов испытаний, предусмотренных в настоящей таблице.
2. При заказе болтов классов прочности 6.6; 8.8; 10.9 по ГОСТ 1759.4-87* следует указывать марки стали.
Приложение 2 Материалы для соединений стальных конструкций и их расчетные сопротивления Таблица 55* Материалы для сварки, соответствующие стали
Таблица 56 Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами
Таблица 57* Требования к болтам при различных условиях их применения
Таблица 58* Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
Таблица 59* Расчетные сопротивления смятию элементов, соединяемых болтами.
Таблица 60* Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов.
Таблица 61* Механические свойства высокопрочных болтов по ГОСТ 22356-77*
Таблица 62* Площади сечения болтов согласно СТ СЭВ 180-75, СТ СЭВ 181-75 и СТ СЭВ 182-75
| ||||||||||
Испытания крепежных изделий на сдвиг для контроля качества | Центр знаний
Сдвиг — это сила, которая заставляет две соприкасающиеся части одного тела сжиматься. скользить параллельно плоскости их контакта. Проверка материала на сдвиг прочность важна, так как от нее зависит ваш выбор инструмента, простота обработка и качество продукции. Те, кто работает с композитными материалами выступают за адгезию при сборке компонентов, но застежки остаются популярными.Итог: испытания на сдвиг всегда должны Включите ваши застежки.
Чистая прочность — это напряжение, которое разрушает материал в плоскости. поперечного сечения материала. Есть несколько методов тестирования для определение характеристик сдвига материала. Используя стандартная машина для испытания на растяжение, испытание на сдвиг обычно выполняется вытягивание детали или соединения, расположенного в конфигурации двойного сдвига.
Внимательнее
В процессе эксплуатации крепеж нагружен либо осевым растяжением, либо поперечный сдвиг.Сдвиговая нагрузка гораздо более типична. Осевое растяжение проверка крепежа довольно проста и требует минимальных специализированное крепление.
Не при испытании на сдвиг. В зависимости от конструкции стыка, сдвиг нагрузка одинарная или двойная. Если крепеж подвергается двойной сдвиг, он может нести вдвое большую нагрузку. Также двойные сдвиги приводит к симметричной нагрузке, что снижает изгибающие эффекты в обоих застежка и конструкция.Однако структурный дизайн может не разрешить эту конфигурацию.
При испытании на двойной сдвиг диаметр крепежа может варьироваться от от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Из-за этого некоторые приспособления для проверки крепежа большого диаметра относительно большие и дорого.
Испытательные приспособления
Приспособления для испытания на сдвиг могут состоять из основания, наковальни и лезвия.Застежку можно поместить поперек наковальни и разрезать на три части. части с помощью сжимающей силы, приложенной к лезвию. Относительная толщины опор наковальни и лезвия, а также допуски на другие критические размеры определены в стандарте. Этот прибор существует уже много лет и работает точно.
Одна проблема связана с металлическими застежками, особенно с некоторыми из них. одобренные аэрокосмической промышленностью — которые производятся в более прочные материалы.Проверка прочности на сдвиг оказывается трудной, так как материалы, используемые для изготовления наковальни и лезвия, должны быть более жесткими чем материал застежки. Прямо сейчас светильники обычно делают из инструментальная сталь высокой твердости.
Реже используются конструкции с двойным сдвигом. Это когда застежка проходит через отверстия в опоре и лопасти вместо полукруглых вырезы. Эта конфигурация приспособления указана в британском стандарте BS. EN 28749 (ISO 8749).
Испытания соединений на одинарный сдвиг являются обычным явлением, но испытания на одинарный сдвиг соединений являются обычным явлением. сама застежка меньше так.
Контроль качества
Поскольку производители обращаются к композитным материалам, потребность в надежных испытание на сдвиг никогда не было лучше. Крепежные детали должны быть приоритетом в контроль качества; в конце концов, это то, что скрепляет ваш продукт. С испытанием на сдвиг вы максимизируете свои процессы и гарантируете детали и крепежи делают свое дело.
Методы испытаний крепежа на сдвиг | CompositesWorld
Механические крепежные детали, такие как винты, болты, штифты и заклепки, на протяжении сотен лет использовались для сборки деревянных и металлических конструкций. Поскольку композиты заменили другие материалы в конструкционных приложениях, использование механических систем крепления различных типов продолжалось, и иногда в этих системах даже используются крепежные элементы, изготовленные из композитных материалов. Хотя одна из целей сообщества композитных материалов состоит в том, чтобы использовать меньше крепежных элементов и больше полагаться на клеевое соединение при сборке компонентов, крепежные детали по-прежнему широко используются и, следовательно, требуют тестирования.
В процессе эксплуатации типичный крепежный элемент нагружается в основном одним из двух способов: осевым растяжением или поперечным сдвигом. Сдвиговая нагрузка встречается гораздо чаще. Испытание крепежных изделий на осевое растяжение относительно несложно и требует минимального специального крепления. Это не относится к испытаниям на сдвиг; поэтому за эти годы была проведена значительная работа по развитию. В зависимости от конструкции соединения сдвиговая нагрузка бывает одинарной или двойной, как показано на рис. 1. Очевидно, что крепеж может нести вдвое большую нагрузку, если он подвергается двойному сдвигу.Кроме того, двойной сдвиг приводит к симметричной нагрузке, что сводит к минимуму эффекты изгиба как в креплении, так и в конструкции. Но структурная конструкция может не допускать такую конфигурацию.
При испытании на двойной сдвиг приспособление, безусловно, наиболее часто является версией приспособления, показанного на рис. 2. Это конкретное приспособление соответствует стандарту NASM 1312-13 1 , часто (и правильно) все еще упоминается как MIL. -СТД-1312-13. На фотографии масштаб не указан, поскольку размер каждого приспособления соответствует определенному диаметру крепежа.Диаметр застежки может составлять от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Поэтому некоторые приспособления для проверки крепежа большого диаметра относительно массивны и дороги.
Конструкция NASM на рис. 2 представляет собой трехкомпонентную конфигурацию, состоящую из основания, опоры и лопасти. Хотя это обеспечивает дополнительную стабильность, сомнительно, какие еще функции выполняет база, поэтому ее, вероятно, можно было бы исключить. Фактически, он отсутствует в некоторых конструкциях приспособлений (например, приспособление в Boeing Corp.ТУ Д2-2860 2 ).
В конструкции NASM Standard 1312-13 крепежная деталь размещается поперек опорной наковальни и разрезается на три части под действием сжимающей силы, прилагаемой к лопасти. Относительная толщина опор наковальни и лезвия, а также допуски различных других критических размеров определены в стандарте. Этот прибор существует уже много лет и хорошо себя зарекомендовал. Однако одна из возникающих проблем заключается в том, что металлические крепежные детали, особенно некоторые из тех, которые сейчас используются в аэрокосмической промышленности, изготавливаются из все более прочных материалов.Становится все труднее найти материалы, из которых можно изготовить опору и лезвие, которые были бы прочнее и жестче, чем материал крепежа. В настоящее время приспособления чаще всего изготавливают из инструментальной стали высокой твердости.
Реже используются конструкции с двойным сдвигом, в которых крепеж проходит через отверстия в упоре и лезвии, а не лежит в полукруглых вырезах. Эта конфигурация приспособления указана в стандарте ASTM B 769 3 , иногда называемом приспособлением для сдвига Амслера, и в британском стандарте BS EN 28749 (ISO 8749). 4
Хотя испытания соединений на одинарный сдвиг проводятся часто, испытание на одиночный сдвиг самой крепежной детали встречается реже. В одном методе, стандарт NASM 1312-20 5 , подробно описаны три приспособления для испытания на одинарный сдвиг. Во всех трех используются одинаковые срезные пластины, но в двух используется большое количество шарикоподшипников, чтобы минимизировать трение между движущимися частями. Третье приспособление более практично, поскольку в нем используется рычажный механизм с параллельными стержнями для нагрузки близко расположенных срезных пластин, не позволяя им соприкасаться друг с другом.Это приспособление показано на рис. 3. Поверхностей скольжения нет, есть только поворотные вращения, что сводит к минимуму эффекты трения. Во всех трех конструкциях приспособлений крепеж вставляется в центральное отверстие пары срезных пластин, как показано на рис. 3. Общие размеры срезных пластин сохраняются постоянными, поэтому они подходят к креплению. Центральные отверстия различаются в зависимости от конкретной застежки. Диаметр отверстий должен быть очень близок к определенному диаметру крепежа.
В дополнение к стандартным конструкциям, таким как показанный на рис.3, существует ряд других конструкций приспособлений с одинарным сдвигом, которые были разработаны для конкретных приложений. Типичный пример показан на рис. 4. В этом случае образец крепежа зажимается в основании после вставки в плотно прилегающее отверстие в загрузочной головке. Коробчатое отверстие в основании ограничивает загрузочную головку, чтобы режущие кромки находились в непосредственной близости. Хотя детали крепежа различаются, основной принцип испытаний — приложение к крепежу одинарной сдвиговой нагрузки — уже действует.Это верно и для большинства других приборов ad hoc .
В настоящее время приспособление с двойным сдвигом NASM Standard 1312-13, показанное на рис. 2, вероятно, является лучшим доступным приспособлением для испытания на сдвиг.
Примечание редактора: чтобы прочитать предыдущие обсуждения д-ром Адамсом испытаний композитов, связанных с крепежом, см. Статьи, перечисленные в разделе «Выбор редакции»).
Wyoming Test Fixtures Inc.
Ссылки
1 NASM 1312-13, «Метод 13-двойной сдвиг», Национальный аэрокосмический стандарт , Ассоциация аэрокосмической промышленности Америки Inc.(Арлингтон, Вирджиния), 1997. Этот стандарт заменяет MIL-STD-1312-13A, но обозначение метода испытаний остается MIL-STD-1312-13.
2 Спецификация Boeing Corp. D2-2860, The Boeing Co. (Сиэтл, Вашингтон).
3 Стандарт ASTM B 769, «Испытание алюминиевых сплавов на сдвиг», ASTM International (W. Conshohocken, PA), 2008 г. (первоначально опубликовано в 1987 г.).
4 Британский стандарт BS EN 28749 (ISO 8749: 1986) «Штифты и рифленые штифты — испытание на сдвиг», одобренный Техническим комитетом CEN 185, 1992.
5 NASM 1312-20, «Метод 20 — одинарный сдвиг, национальный аэрокосмический стандарт», Aerospace Industries Association of America Inc. (Арлингтон, Вирджиния), 1997. Этот стандарт заменяет MIL-STD-1312-20, но Обозначение метода испытаний остается MIL-STD-1312-20.
»Требования к прочности болта на сдвиг
Во-первых, в отличие от пределов прочности и текучести, не существует опубликованных значений прочности на сдвиг или требований к спецификациям ASTM.Институт промышленного крепежа (Inch Fastener Standards, 7-е изд. 2003 г. B-8) утверждает, что прочность на сдвиг составляет примерно 60% от минимальной прочности на разрыв.
«В качестве эмпирического руководства можно принять, что прочность на сдвиг крепежных деталей из углеродистой стали составляет примерно 60 процентов от их минимальной прочности на растяжение. Например, винт с шестигранной головкой класса 5 по SAE имеет заданный минимальный предел прочности на разрыв 120 000 фунтов на квадратный дюйм. Следовательно, для целей проектирования его прочность на сдвиг можно разумно принять равной 70000 фунтов на квадратный дюйм.”
Быстрый совет: Инструкции по расчету прочности для вашего болта см. В разделе Расчет текучести и прочности на растяжение.
Важно понимать, что некоторые импортные крепежные детали, такие как шурупы со стягивающими шайбами, обычно не имеют классификации. Поскольку они не производятся по какой-либо конкретной марке, невозможно определить какие-либо связанные с ними прочностные характеристики, если вы не проверили их прочность в лаборатории. Для применений, где произойдет сдвиг в части без резьбы, для расчета значения следует использовать номинальный диаметр.Принимая во внимание, что если область сдвига находится в резьбовом сечении, следует использовать меньший диаметр.
AISC предоставляет опубликованные значения для конструкционных болтов ASTM A325 и A490, перечисленные в Спецификациях для зданий из конструкционной стали в Таблице J3.2 (16.1-104, 13-е изд.) (16.1-120, 14-е изд.).
Несмотря на то, что таблица прочности по классам не содержит информации о прочности на сдвиг, она показывает требования к прочности общих спецификаций строительных крепежных изделий классов ASTM и SAE.
Написанный , г.10.09.2015
https: // www.portlandbolt.com/about/team/greg-lindsay/ Greg Lindsay Телефон: 800.599.0565
Электронная почта: [email protected]
Испытание на сдвиг
Испытание на сдвиг предназначено для приложения напряжения к испытательному образцу, так что он испытывает разрушение при скольжении по плоскости, параллельной приложенным силам. Обычно поперечные силы заставляют одну поверхность материала перемещаться в одном направлении, а другую поверхность — в противоположном направлении, так что материал испытывает напряжение в скользящем движении.Испытания на сдвиг отличаются от испытаний на растяжение и сжатие тем, что прилагаемые силы параллельны двум контактным поверхностям, тогда как при растяжении и сжатии они перпендикулярны контактным поверхностям.
Цель испытания на сдвиг:
Чаще всего испытание на сдвиг используется для определения прочности на сдвиг, то есть максимального напряжения сдвига, которое материал может выдержать до возникновения разрушения. Это очень важная конструктивная характеристика многих типов крепежа, таких как болты и винты.Например, когда болт используется для скрепления двух пластин вместе, он испытывает силы сдвига, если сами пластины испытывают какие-либо силы, параллельные их плоскости, которые пытаются их разделить. Если небольшой крепеж выходит из строя при сдвиге, это может привести к цепочке отказов, которые могут привести к полному разрушению гораздо более крупной конструкции.
Типы испытаний на сдвиг:
Обычно существует два общих типа испытаний на сдвиг. Первый требует, чтобы образец был установлен в модифицированном приспособлении для трехточечного изгиба или четырехточечного изгиба.Цель этого испытания состоит в том, чтобы нагружать образец таким образом, чтобы он испытывал двойной сдвиг или чтобы образец имел два места, где действуют силы. Каждый конец образца закрепляется, и сила прилагается к середине образца в попытке удалить среднюю часть так, чтобы оба конца остались позади. Второй тест требует, чтобы образец имел конические концы, каждый из которых помещался в зажимные приспособления, смещенные относительно вертикальной оси образца. Затем образец вытягивают так, чтобы противоположные грани тянулись в противоположных направлениях.
Типы материалов, испытанных на сдвиг:
Обычно на сдвиг испытывают три материала: жесткие подложки, клеи и слоистые композиты. Жесткие подложки могут состоять из металлов, пластмасс, керамики, композитов или дерева, но обычно бывают твердыми и используются в качестве строительных материалов или крепежных элементов. Клеи используются для склеивания двух материалов вместе и испытывают напряжение сдвига, когда материалы растягиваются в противоположных направлениях, пытаясь раздвинуть их. Слоистые композиты испытывают напряжение сдвига аналогично клеям, поскольку силы сдвига прилагаются к клею или ламинату, используемому для удержания слоев вместе.
Избранные стандарты испытаний
Избранные области применения
»Расчет прочности на сдвиг класса 8
Обычный вопрос, который мы задаем здесь, в Portland Bolt, касается прочности болтов на сдвиг. Прочность на сдвиг — это величина, при которой боковое напряжение болта или винта приводит к его разрушению. Это важный фактор, который следует учитывать при проектировании соединений конструкционной стали или дерева. Прочность на сдвиг также легко вычислить, когда известен предел прочности на разрыв.
Ниже приводится стенограмма недавнего живого чата на нашем веб-сайте, посвященного сопротивлению сдвигу. Чат был организован нашим собственным датчанином Маккинноном и служит хорошим примером того, какой ответ вы можете ожидать, когда задаете нам вопрос. Ниже мы заменяем имя клиента на общее имя, чтобы защитить его конфиденциальность.
- Посетитель: Генри
- Оператор: Дейн Маккиннон
- Компания: Portland Bolt
- Начато: 26 янв 2010 12:07:57
- Завершился: 26 Янв 2010 12:22:18
Генри:
Какова прочность на сдвиг у болтов класса 8 1/4 ″ — 1 ″
Вызов принял Дейн Маккиннон.В настоящее время в комнате: Дэйн Маккиннон, Генри.
Дейн Маккиннон:
Добрый день, Генри. Прочность на сдвиг обычно составляет 60% от прочности на разрыв , а минимальная прочность на разрыв для болта класса 8 составляет 150 000 фунтов на квадратный дюйм. У нас есть ответы на часто задаваемые вопросы по этому вопросу здесь: https://www.portlandbolt.com/technical/faqs/bolt-shear-strength-considerations
Генри:
Каким образом все болты класса 8 имеют одинаковую прочность на разрыв?
Dane McKinnon:
Все они имеют одинаковую прочность на разрыв на квадратный дюйм.Более крупные имеют большее поперечное сечение материала и, следовательно, они прочнее. Чтобы рассчитать предел прочности при растяжении определенного размера, вам нужно умножить 150000 фунтов на квадратный дюйм на площадь растягивающего напряжения, указанную здесь: https://www.portlandbolt.com/technical/thread-pitch-chart/
Генри:
Спасибо
Генри отключен от сети и не может отвечать. В настоящее время в комнате: Дэйн Маккиннон.
Дэйн Маккиннон покинул беседу. В настоящее время в номере: комната пуста.
У вас есть собственный вопрос, связанный с болтами? Попробуйте нашу функцию живого чата и быстро получите ответ.
Написанный , г.27.10.2014
(PDF) Испытания на двойной сдвиг кабельных болтов без бетонных торцевых контактов
1177
Haleh Rasekh et al./ Procedure Engineering 191 (2017) 1169 — 1177
[3] C.H. Шмук, Кабельные болты на золотом руднике Хоумстейк, Мин. 31 (12) (1979) 1677–1681.
[4] С.М. Мэтьюз, В. Х. Тиллманн, Г. Воротнички, Модифицированная система кабельных болтов для поддержки подземных проемов, ежегодная конференция AusIMM
, Broken Hill, AusIMM, Мельбурн, 1983, стр. 243–255.
[5] В. Дорстен, Семипроводная прядь с эпоксидным покрытием для предварительно напряженного бетона, Институт предварительно напряженного бетона 29 (4) (1984) 120–129.
[6] Г.П. Ма, Разработка кабельного болта из стекловолокна, Магистерская диссертация, Университет Британской Колумбии, Ванкувер, 1994.
[7] В. Р. Хатчинс, С. Байуотер, А. Г. Томпсон, С. Р. Виндзор, Универсальная система армирования шпоночными штифтами для скальных пород. , AusIMM
Труды 1 (1990) 25–29.
[8] Гарфорд, Усовершенствованный экономичный метод стабилизации горных пород, 1990, стр. 1–4.
[9] A.J. Hyett, W.F. Боуден, Р. Пауэрс, П. Рок, Болт для троса психа, Бумага в инновационном проектировании шахт для 21 века, 1993,
с.23–26.
[10] Тадолини, 2016. Частный разговор.
[11] К. Цао, Конфигурация профиля болта и оптимизация способности передавать нагрузку, Сборник диссертаций Университета Вуллонгонга, 2012.
[12] Дж. Хоукс, Р. Эванс, Связующие напряжения в железобетонных колоннах и балках. Журнал Института инженеров-строителей 24 (10) (1951)
323–327.
[13] P.G. Фуллер, Р. Кокс, Механика передачи нагрузки от стальных стержней к цементному раствору, Отдел прикладной геомеханики, CSIRO,
1975, стр.189–203.
[14] P.G. Фуллер, Р. Кокс, Конструкция армирования горных пород, основанная на контроле смещения суставов — новая концепция, Третья австралийская конференция по туннелированию
, Институт инженеров, Австралия, 1978, стр. 28.
[15] Дж. М. Горис, Лабораторная оценка опор кабельных болтов, 92-е Ежегодное Общее собрание CIM, 1990.
[16] С.Язичи, П.К. Кайзер, Прочность сцепления затвердевших кабельных болтов, Международный журнал по механике горных пород, горным наукам и геомеханике,
29 (3) (1992) 279–292.
[17] A.J. Hyett, W.F. Бауден, Р.Д. Райхерт, Влияние ограничения горной массы на прочность сцепления полностью залитых анкерными болтами, Международный журнал
по механике горных пород, горным наукам и геомеханике 29 (5) (1992) 503–524.
[18] M.S. Diederichs, E. Pieterse, J. Nose, P.K. Кайзер, Модель для оценки прочности соединения кабельных болтов: обновленная информация, ISRM International
Symposium – EUROCK 93, Международное общество механиков горных пород, 1993.
[19] М.Бутельджа, Проектирование кабельных болтов с использованием численного моделирования, 2000.
[20] Б. Клиффорд, Л. Кент, П. Алтунян, Д. Бигби, Системы, используемые при разработке угольных месторождений при армировании длинных сухожилий, 20-я конференция по
Ground Контроль в горнодобывающей промышленности, Моргантаун, Западная Вирджиния, США, 2001.
[21] К. Морси, Дж. Хан, У. Хайр, С. Пенг, 3D-моделирование методом МКЭ для полностью залитых раствором болтов, 23-е международное издание. Конф. on Ground Control in Mining, Syd
Peng. Университет Западной Вирджинии, Моргантаун, США, 2004 г., стр.273–277.
http://icgcm.conferenceacademy.com/papers/detail.aspx?subdomain=icgcm&iid=584.
[22] Томас Р., Свойства передачи нагрузки кабельных болтов, предназначенных для последующей цементации, используемых в угольной промышленности Австралии, извлечено 4 (15) (2012) с. 2013.
[23] Дж. Чен, П.С. Хаган, С. Сайдам, Характеристики передачи нагрузки полностью залитых раствором кабельных болтов, армированных в слабых породах при растягивающей нагрузке
Условия, 2016.
[24] Дж. Чен, П.С. Каган, С. Сайдам ,. Параметрическое исследование осевых характеристик полностью залитого кабельного болта с новым испытанием на выдергивание.
Международный журнал горной науки и технологий 26 (1) (2016) 53–58.
[25] Х. Дулацска, Дюбельное действие арматуры, пересекающей трещины в бетоне, журнал ACI 69 (12) (1972) 754–757.
[26] Б. Стиллборг, Экспериментальное исследование стальных тросов для усиления горных пород в твердых породах, 1984.
[27] Дж. М. Горис, Л. А. Мартин, Р. П. Кертин, Поведение опор кабельных болтов при сдвиге в горизонтально-слоистых отложениях, бюллетень CIM 89 (1001) (1996)
124–128.
[28] П. Крейг, Н.И. Азиз, Испытание на сдвиг троса из полой пряди 28 мм «TG», Конференция операторов угля, Университет Вуллонгонга,
Вуллонгонг, 2010 г., стр. 171–179. http://ro.uow.edu.au/coal/303/
[29] Н. Азиз, Н., Мирзагорбанали, А., Немчик, Дж., Хеманн, К. и Майер, С., 2015a. Прочность на сдвиг кабеля с гладким и спиральным профилем
болтов, Canadian Geotechnical Journal, 52 (10) 1490–1495.
[30] BS7861–2, Компоненты опорных систем армирования пластов, используемые в угольных шахтах — Часть 2: Технические условия для гибких систем для кровли
армирования, 2009 г., стр.1–48.
[31] Х. Расех, Н. Азиз, Дж. Немчик, А. Мирзагорбанали, X. Ли, Экспериментальное исследование площади контактной поверхности пластов, закрепленных тросом, Coal
Конференция операторов, Университет Вуллонгонга, Вуллонгонг 2015. С. 168–174. http://ro.uow.edu.au/coal/561/
[32] Н. Азиз, П. Крейг, А. Мирзагорбанали, Х. Расех, Дж. Немчик, X. Ли ,. Поведение тросовых болтов при сдвиге; экспериментальное исследование и математическое моделирование
, Конференция операторов угля, Университет Вуллонгонга, Вуллонгонг, 2015b, стр.146–159. http://ro.uow.edu.au/coal/559/.
[33] Н. Азиз, А. Мирзагорбанали, Дж. Немчик, Х. Расех, X. Ли, Afollow up для изучения поведения кабельных болтов при сдвиге: экспериментальное исследование
и математическое моделирование, Конференция операторов угля, Университет Вуллонгонга, Вуллонгонг, 2016 г., стр. 24–31.
http://ro.uow.edu.au/coal/590/.
[34] Х. Расех, А. Мирза, Н. Азиз, Дж. Немчик, Х. Ли, Моделирование характеристик кабельных болтов при сдвиге, Конференция угольных операторов
, Университет Вуллонгонга, Вуллонгонг, 2016 С. 16–23.http://ro.uow.edu.au/coal/589/.
[35] Х. Расех, А. Мирзагорбанали, Дж. Немчик, Н. Азиз, Х. Ли, Новое уравнение для прочности на сдвиг кабельных болтов, включающее в себя Energy
Теория баланса, Журнал геотехники и инженерной геологии, 2016
[36] Р. Маккензи, Б. Кинг, Программа испытаний на сдвиг мегабольта, Представлено на первом заседании Подземного геотехнического общества штата Новый Южный Уэльс,
2015 г.
(PDF) Сравнительные испытания стержней болтов на сдвиг при статической и динамической нагрузке
Сравнительные испытания стержней болтов на сдвиг при статической и динамической нагрузке 15
(изъято в 2017 г.), ASTM International, West Conshohocken,
PA, 2008.
[3] ASTM F432-13, Стандартные спецификации для кровельных и анкерных болтов
и принадлежностей, ASTM International, West Conshohocken, PA,
2013.
[4] Азиз Н., Ринк О., Расех Х. , Хокинс Э., Мирзагорбанали А.,
Ян Г., Халегпараст С., Миллс К., Немчик Дж. И Ли X., (2017).
Испытания на одиночный сдвиг различных кабельных болтов, используемых на австралийских шахтах
, в Надж Азизе и Бобе Кининмоне (ред.), Протоколы
17-й конференции угольных операторов, горное дело,
Университет Вуллонгонга, 8-10 Февраль 2017 г., стр. 222–230.
[5] Азиз Н., Джалифар Х., Ременников А., Синклер С. и Грин
A, (2008). Оптимизация конфигурации профиля болта
для улучшения передачи нагрузки, Азиз, Нью-Йорк, Уголь 2008:
Конференция операторов угля, Университет Вуллонгонга и
Австралазийский институт горного дела и металлургии, 2008, 125–131 .
[6] Азиз, Н., Пратт, Д. и Уильямс, Р. (2003). Испытание на двойной сдвиг
болтов, Азиз, Нью-Йорк, Уголь 2003: Конференция угольных операторов,
Университет Вуллонгонга и Австралазийский институт горного дела
и металлургии, 2003, 154–161.
[7] Азиз Н., Расех Х., Мирзагорбанали А., Ян Г., Халегпараст
С., Немчик Дж. (2018). Экспериментальное исследование характеристик сдвига
полностью герметизированных кабельных болтов при испытании на одинарный сдвиг
. Горная механика и горная инженерия, Том 51, выпуск 7,
2207–2221.
[8] BS 7861-1: 2007, Система поддержки армирования пластов
Компоненты, используемые в угольных шахтах — Часть 1: Спецификация для анкеровки
. Британский институт стандартов.
[9] BS EN 1537: 2000, Выполнение специальных инженерно-геологических работ —
Анкеры грунтовые. Британский институт стандартов.
[10] BS EN 10204: 2004, Металлические изделия. Виды проверок
документов. Британский институт стандартов.
[11] Буртан З., Хлебовски Д., Цеслик Дж., Зорихта А. (2017). Analiza
parameterrów sejsmiczności indkowanej górotworu w rejonach
eksploatacyjnych O / ZG Rudna. [Анализ наведенной сейсмичности
пластов горных пород в зонах забоя рудника «Рудна
»] Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami
Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk 97, 145–162 (на польском языке) 9000–162.
[12] Cała M., Flisiak J., Tajduś A. (2001). Mechanizm współpracy
kotwi z górotworem o zrónicowanej budowie. [Взаимодействие
между анкером и горным массивом с различной структурой].
Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej. Seria z Lampką
Górniczą 8. Краков (на польском языке).
[13] Крейг П., Азиз Н. (2010) Испытания на сдвиг кабельного болта из полой пряди диаметром 28 мм «
TG», Конференция операторов угля, Университет
Вуллонгонг, Вуллонгонг, 171–179.
[14] DIN 21521-1: 1990-07, Gebirgsanker für den Bergbau und den
Tunnelbau — Begriffe [Немецкий стандарт: анкерные болты для горных работ
и проходки туннелей; условия], Beuth Verlag GmbH (на немецком языке).
[15] DIN 21521-2: 1993-02, Gebirgsanker für den Bergbau und den
Tunnelbau — Allgemeine Anforderungen für Gebirgsanker aus
Stahl — Prüfungen [Немецкий стандарт: анкерные болты для горных работ
и крепление туннелей; общие технические условия на стальные болты;
испытания, методы испытаний], Beuth Verlag GmbH (на немецком языке).
[16] Добжаньски Л.А. (1998). Metaloznawstwo z podstawami nauki
o materiałach. [Металловедение с основами материалов
наука] Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa (на польском языке
).
[17] Дубинский Ю., Конопко В. (2000). Tąpania: ocena, prognoza,
zwalczanie [Тремор: оценка, прогноз, устранение]. Główny
Instytut Górnictwa, Катовице (на польском языке).
[18] Дубинский Ю., Мутке Г. (1996).Характеристика подземных толчков
в ближней зоне поля. Чистая и прикладная геофизика
147 (2), 249–261.
[19] Drzewiecki, J. 2002. Обрушение горных выработок
из-за подвижек горных пород. Материалы международного научно-технического симпозиума
«Rockburst 2002». Состояние
исследований и профилактики. Центральный горный институт, Катовице,
Польша [на польском языке].
[20] Фулавка К., Mertuszka P., Pytel W. (2018) Мониторинг устойчивости подземных выработок
в условиях польских медных рудников
, E3S Web Conf., Volume 29, No. 00008, 1–14.
[21] Гилберт Д., Мирзагорбанали А., Ли Х., Расех Х., Азиз Н.,
Немчик Дж. (2015). Прочностные характеристики стекловолоконных дюбелей
, используемых для армирования пластов в угольных шахтах. В: 15-я конференция операторов угля
. Австралазийский институт горного дела
и Ассоциация менеджеров металлургии и шахт Австралии,
Университет Вуллонгонга, Вуллонгонг, 365–375.
[22] Гоголевска А., Каньмерчак М. (2014). Aktywność sejsmiczna
wybranych polach eksploatacyjnych w KGHM Polska Miedź
S.A. O / ZG Rudna. [Сейсмическая активность на выбранных месторождениях
на руднике KGHM Polska Miedź S.A. O / ZG Rudna]
CUPRUM — Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud
4 (73), 35–54. (по польски).
[23] Хайле А.Т., Ле Брон К. (2001). Эксперимент по моделированию горных ударов —
оценка характеристик усиления анкерных болтов.SAIMM
Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии
101 (5), 247–252.
[24] Холлидей Д., Резник Р., Уокер Дж. (2007). Podstawy Fizyki, Tom
1. [Основы физики, часть 1] Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa (на польском языке).
[25] Джалалифар, Х., Азиз, Н. И. и Хади, М. Н. (2005). Свойства скальных и
болтови механизм передачи нагрузки в грунте
Арматура. 20-й Всемирный горный конгресс 2005: Горнодобывающая промышленность и устойчивое развитие
(стр.629-635). Иран: Геологическая разведка
Ирана.
[26] Джалалифар, Хоссейн, Новый подход к определению нагрузки.
Механизм передачив полностью затвердевших болтах, кандидатская диссертация, Школа
гражданской, горной и экологической инженерии, Университет
Вуллонгонг, 2006. http: / /ro.uow.edu.au/theses/855.
[27] Юрчак В. (2007). Wpływ prędkości odkształcenia na
właściwości mechaniczne stopu AlZn5Mg2CrZr i stali
kadłubowej kat.А. [Влияние формы надреза и скорости деформации на динамические свойства сплава AlZn5Mg2CrZr
] Zeszyty Naukowe
Akademii Marynarki Wojennej 48 (4), 37–47.