Souhrn zkušebních metod, speciální metody, zajímavosti

Transkript

1 Souhrn zkušebních metod, speciální metody, zajímavosti 1 Katedra stavebních hmot a hornického stavitelství VŠB - Technická univerzita Ostrava

2 Metody tvrdoměrné Pomocí jednoduchých metod, které závisí na odporu materiálu vůči vnikání jiného tělesa stanovujeme pevnost. Pro každý materiál jsou zapotřebí převodní vztahy mezi měřenou hodnotou a pevností. Výčet tvrdoměrných metod vrypové vtiskové vnikací odrazové další...

3 Vrypové metody metoda velmi známá z oblasti geologie a mineralogie na základě provádění vrypu jedním materiálem do druhého zařazujeme materiál do stupnice podle Mohse: 1.mastek, 2. sůl kamenná(sádrovec), 3.vápenec, 4.kazivec, 5.apatit, 6.živec, 7.křemen, 8.topas, 9.korund, 10.diamant Metoda nám slouží spíše pro určení typu materiálu při rozhodování (kamenivo v betonu), vlastní pevnost se nestanovuje.

4 Vtiskové metody měříme velikost vtisku vytvořeného předepsaným tělesem ve zkoušeném materiálu Metoda dle Rockwella: zatlačujeme kužel o velikosti 1.588mm Metoda dle Vickerse: vtlačování diamantového hranolu do zkoušeného materiálu Metoda dle Brinella: zatlačování kuličky do materiálu

5

6

7 Metody odrazové Především se jedná o tzv. Schmidtova kladívka - určená pro zkoušení cihel, malt a betonů Nutno vytvořit korelační vztahy pro výpočet pevnosti (srovnávání s destruktivními zkouškami) Pro různé materiály má tvrdoměr různou energii: Tyn N 2,25J, Typ L 0,75J, Typ M 30J, Typ P a PM - určeny pro materiály jako je pórobeton

8

9 Metody vnikací a vrtací Měříme odpor materiálu proti vnikání vrtáku nebo tenkého hrotu za konstantní energie nebo rázové energie Používá se u zdiva nebo u dřeva Pro dřevo je poměrně zažitá zkušební metoda pomocí kladívka Pilodyn Pro zdivo se používá metoda zkoušení pomocí Kučerovy vrtačky

10 Metody vnikací a vrtací Existuje velké množství variací špičákových a hřebíkových vnikacích metod

11 Elektroakustické metody Jedná se o tzv. čisté nedestruktivní metody (nedochází k žádnému poškození) Výhodou je libovolná opakovatelnost měření, možnost sledovat změny měřené veličiny v čase, neomezené možnosti prostorového uspořádání měření Měření se velmi výhodně používá pro zjišťování nehomogenit, dutin a poruch - hlavním důvodem je mnohem menší rychlos šíření zvuku vzduchem než hutnými stavebním materiály rychlost zvuku vzduch = 340m/s, ocel=cca5500m/s, beton= m/s, dřevo - závisí na směru = cca3000m/s

12 Metoda kladívková úderem kladívka vyvoláme akustický ráz a zároveň spustíme měření času měří se čas, za který vlna dorazí ke snímači některé systémy vytváří pomocí této metody efetní tomografické řezy

13 Metoda ultrazvuková impulzová principem je opakované vysílání ultrazvukových impulzů od budiče ke snímači opět se měří se čas, za který vlna dorazí ke snímači běžné budiče ve stavebnictví mají frekvenci od 20kHz do 150kHz z rychlosti průchodu lze nepřímo stanovit mechanické vlastnosti především je však možné najít nehomogenity a poškození

14 Metoda akustické emise při zatěžování prvku vznikají poruchy a lomy při jejich vzniku se generuje impulz mechanických vln tyto vlny se šíří jako ultrazvuk ve zkoušeném prvku pomocí snímačů je možné je zaznamenat a detekovat tak místo a velikost poruchy Metoda může pasivně sledovat vznikající signály, nebo změny signálu aktivně vysilaného do vzorku

15

16 Metoda rezonanční Jedná se o zkoušení pružných dynamických charakteristik materiálu Těleso uložené jako prostý nosník se rozkmitá jedním ze tří možných typů rezonančního kmitání (podélné, kroutivé, příčné) Vzorek se dostává do rezonančního stavu pomocí plynulé změny frekvence Pokud se frekvence bĺıží k vlastní frekvenci vzrůstá amplituda kmitání při největší amplitudě získáváme rezonanční frekvenci Následně můžeme vypočítat například moduly pružnosti nebo poissonovy hodnoty(dynamické) E L = 4f 2 l L 2 ρ

17 Radiační metody Využívá se ionizujícího záření, které má schopnost procházet hmotou Z průběhu a detekování změn je možné sledovat strukturu nebo poruchy v materiálu Je možno kombinovat se zatěžováním a sledovat vývoj defektů Základní dělení metod je na RADIOGRAFICKÉ a RADIOMETRICKÉ Nejčastěji se využívá záření γ jelikož má nejvyšší pronikavost Jako zdroje záření se využívají radioizotopy(stálé zářiče) nebo roentgenové lampy (elektrické zařízení)

18 Radiografie

19 Radiografie - prozařování betonových konstrukcí

20 Radiografie - průmyslová výpočetní tomografie

21 Elektromagnetické metody Používá se především u magnetických materiálů, nebo je při měření magnetický materiál použitý Především se využívá jevu zhuštění magnetických siločas v oblasti defektu V oblasti defektu se díky zvýšenému magnetickému poli nahromadí použití reflexní magnetický materiál Využíváno u výrobků kde je požadovány vysoká kvalita bez defektů Obvykle je využíváno UV světla pro vyvolání fluorescence

22 Magnetická prášková fluorescence

23 Destruktivní zkoušení Měření smykových vlastností materiálů Smyk hraje důležitou roli u všech konstrukcí - zkoušení je však poměrně problematické Především pokud se jedná o uspořádání zkoušky pro zkoušení v čistém smyku Je potřeba dobře zabezpečti jiné kroutivé a ohybové pohyby zkoušeného vzorku U smyku poměrně hodně záleží na masivnosti a tvaru zkoušeného prvku Smykové testování má smysl u spojovacích prvků, adhesivních spojů ale i pro zjišťování smykových vlastností materiálu

24 Destruktivní zkoušení Měření smykových vlastností

25 Destruktivní zkoušení Měření smykových deformací Pro měření smyskových deformací se využívá tenzometrických elementů Můžeme jednotlivé elementy umístit pod požadovaným úhlem (předpokládaný úhlel maximálních smykových deformací) Nebo lze použí tenzometrické rozety s různými sklony

26 Destruktivní zkoušení Měření smykových deformací Tenzometrické elementy se vyrábějí také na bázi křemíkových krystalů (polovodičové tenzometry Případěn také na bázi optických vláken. Obě verze jsou extrémně přesné 0,0001mm/m tomu odpovídá také cena

27 Destruktivní zkoušení Bezkontaktní měření deformace - laser Při zkoušení prvků velkých rozměrů (mosty, budovy) se využívá klasických geodetických zařízení (nivelační přístroje, teodolity, GPS) V případě měření malých vzorků je potřeba využít přesnější techniky Základem je dnes všudypřítomná laserová technologie Laserového paprsku se dá využít jak ve velkých měřítcích tak ve velmi malých Laser je monochromatické světlo o přesné vlnové délce - pomocí rychlosti světla jsme schopni spočítat vzdálenost velmi přesně Přesnost se pohybuje až do jednoho mikrometru

28 Destruktivní zkoušení

29 Destruktivní zkoušení Bezkontaktní měření deformace - video Moderní CCD čipy pro digitální snímání obrazu s vysokým rozlišení spolu s výkonným výpočetním systémem dokáží velmi rychle zpracovávat nasnímaný vzorek V jednodušších případech jsou na vzorek umístěny kontrastní body pro měření deformace Nejnovější přístroje a algoritmy dokáží porovnávat celkový obraz a vypočítat kompletní deformaci vzorku Využívá se i několika kamer pro přesnější měření Ne všechny povrchy je takto možné měřit, například jednobarevné povrchy

30 Destruktivní zkoušení

31 Destruktivní zkoušení

32 Destruktivní zkoušení Zkoušení lomový vlastností Oblast lomových vlastností získává na stále větší popularitě Hlavní oblastí zkoušení je tzv. šíření trhnliny a měření rychlosti šíření U dahesivních a vláknitých struktur se studují delaminační procesy rozvíjí se teorie pro tvz. kvazikřehké materiály (beton, keramika) Testovací zařízení vyžadují speciální úpravy pro tyto zkoušky

33 Destruktivní zkoušení

34 Destruktivní zkoušení

35 Destruktivní zkoušení

36 Destruktivní zkoušení

37 Destruktivní zkoušení

38 Destruktivní zkoušení

39 Děkuji za pozornost