close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5618

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5618
(13) C1
(19)
7
(51) E 02D 1/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ УПРУГОСТИ
ТРАНСВЕРСАЛЬНО-ИЗОТРОПНОГО ГРУНТА
(21) Номер заявки: a 19991089
(22) 1999.12.07
(46) 2003.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(72) Автор: Талецкий Валентин Васильевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
BY 5618 C1
(57)
Способ определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропного грунта,
включающий испытание первого образца в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями, при котором его сначала нагружают равномерным гидростатическим обжатием, затем, после разгрузки, ограничивают деформации по одной из
осей и прикладывают напряжения по двум другим осям и разгружают, испытание второго
и третьего образцов грунта на сдвиг, измерение полных и остаточных деформаций, отличающийся тем, что второй и третий образцы также испытывают в трехосном приборе с
независимо регулируемыми главными напряжениями, причем второй образец нагружают
в одной из плоскостей, ортогональной плоскости изотропии, ограничивая деформации в
другой плоскости, ортогональной плоскости изотропии, при этом второй образец вырезают и помещают в прибор таким образом, чтобы угол наклона плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45°, третий образец нагружают в плоскости изотропии, ограничивая деформации в плоскости, ортогональной плоскости изотропии, причем
при испытаниях второго и третьего образцов коэффициенты упругости вычисляют как соотношения касательных напряжений и сдвиговых деформаций на площадках с максимальными касательными напряжениями.
Фиг. 1
BY 5618 C1
(56)
SU 1298306 A1, 1987.
SU 966149, 1982.
SU 844678, 1981.
SU 663776, 1979.
SU 1110871 A, 1984.
Изобретение относится к области строительства, в частности к способам определения
коэффициентов упругости для грунтов, обладающих свойствами трансверсально-изотропной среды.
Известны способы определения модулей упругости, коэффициентов Пуассона и модулей сдвига для трансверсально-изотропных грунтов [1], [2].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропных грунтов [3], при котором
испытывают три образца грунта, причем первый образец грунта нагружают в трехосном
приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями и определяют коэффициенты упругости С11, С13 и C33, а второй и третий образцы, для определения коэффициентов
упругости С44 и С66, нагружают на сдвиг в приборе простого сдвига (скашивания), причем
один образец сдвигают в плоскости изотропии, а другой образец - ортогонально плоскости изотропии. Коэффициентами упругости являются коэффициенты, связывающие компоненты напряжений и упругих деформаций в обобщенном законе Гука.
Недостатком данного способа является низкая точность определения коэффициентов
упругости, так как испытания образцов проводятся в разных приборах. Кроме этого, для
определения коэффициентов С44 и С66 проводят испытания в приборе простого сдвига
(скашивания), при которых напряженное состояние является весьма сложным, что затрудняет как проведение испытаний, так и интерпретацию его результатов. Следовательно, эти
испытания являются более трудоемкими и менее точными по сравнению с испытаниями в
трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями.
Задачей заявляемого способа является повышение точности определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропных грунтов.
Технический эффект предлагаемого способа достигается за счет того, что определение
коэффициентов упругости трансверсально-изотропного грунта включает испытание первого образца в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями,
при котором его сначала нагружают равномерным гидростатическим обжатием, затем, после разгрузки, ограничивают деформации по одной из осей и прикладывают напряжения
по двум другим осям и разгружают, испытание второго и третьего образцов грунта на
сдвиг, измерение полных и остаточных деформаций. А второй и третий образцы испытывают в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями, причем
второй образец нагружают в одной из плоскостей, ортогональной плоскости изотропии,
ограничивая деформации в другой плоскости, ортогональной плоскости изотропии, при
этом второй образец вырезают и помещают в прибор таким образом, чтобы угол наклона
плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45°, третий образец нагружают в плоскости изотропии, ограничивая деформации в плоскости, ортогональной
плоскости изотропии, причем при испытаниях второго и третьего образцов коэффициенты
упругости вычисляют как соотношения касательных напряжений и сдвиговых деформаций на площадках с максимальными касательными напряжениями.
На фиг. 1-3 даны зависимости деформаций от напряжений при испытании первого образца: I - при гидростатическом обжатии и разгрузке, II - при повторном нагружении по
двум осям и разгрузке, на фиг. 4 и 6 приведены схемы нагружения второго и третьего об2
BY 5618 C1
разцов при испытании; на фиг. 5 и 7 показаны площадки, на которых осуществляется плоский сдвиг при испытании второго и третьего образцов.
Способ осуществляется следующим образом. В трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями нагружают три образца трансверсально-изотропного
грунта, измеряют полные и остаточные деформации, причем первый образец нагружают по
сложной траектории: сначала равномерным гидростатическим обжатием при σx/ = σy/= σz/,
затем после разгрузки ограничивают деформации в направлении оси Z, прикладывают напряжения σx//, σy// и разгружают до напряжений σx// = σy// = σz//, второй образец нагружают
по траектории "раздавливания" в плоскости XOZ, ортогональной плоскости изотропии
XOY, ограничивая деформации в другой плоскости YOZ, ортогональной плоскости изотропии, причем образец вырезается и помещается в прибор таким образом, чтобы угол наклона
плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45°, а третий образец нагружают по траектории "раздавливания" в плоскости изотропии XOY, ограничивая деформации в направлении оси Z, εz = 0, причем при испытаниях второго и третьего образцов зависимость между касательными напряжениями и сдвиговыми деформациями определяется
на площадках с максимальными касательными напряжениями.
Полученные экспериментальным путем значения напряжений и упругих деформаций
подставляют в систему уравнений (1), решением которой определяют искомые коэффициенты упругости.
σ x = C11ε x + (C11 − 2C66 )ε y + C13ε z ; τ xy = C 66 γ xy ;½
°
σ y = (C11 − 2C 66 )ε x + C11ε y + C13ε z ; τ yz = C 44 γ yz ; ¾
°
σ z = C13 ε x + ε y + C33ε z ;
τ xz = C 44 γ xz ; ¿
(
)
(1)
где XOY - плоскость изотропии, а С11, С13, С33, С44 и С66 - постоянные коэффициенты упругости.
Пример.
Для определения постоянных коэффициентов упругости проводят испытания трех образцов грунта в приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями.
Первый образец испытывают по двум траекториям: равными напряжениями σx/ = σy/= σz/
производят гидростатическое обжатие образца, затем разгружают до σx/ = σy/= σz/ = 0, измеряют полные и остаточные деформации образца εxn/, εyn/, εzn/, εxo/, εyo/, εzo/ (фиг. 1 - 3). После
чего выполняют вторую траекторию нагружения, ограничивают деформации в направлении оси Z, т.е. εz// = 0, и прикладывают напряжения σx// и σy//, измеряют напряжения σz// и
деформации εхn// и εуn//, затем разгружают при εz// = 0 до σx// = σy// = σz// = 0 и измеряют остаточные деформации образца εxo// и εуо// (фиг. 1-3). По полным и остаточным деформациям как для первой, так и для второй траекторий нагружения определяют величины соответствующих упругих деформаций εx/, εy/, εz/, εx//, εy//, εz// = 0.
Второй образец нагружают по траектории "раздавливания" в плоскости XOZ, ортогональной плоскости изотропии и ограничивают деформации в плоскости YOZ, εy = 0. Образец вырезается и помещается в прибор таким образом, чтобы угол наклона плоскости
изотропии к направлению действия напряжений был 45° (фиг. 4). Производят равномерное обжатие образца напряжениями σx/ = σz/, затем напряжения по оси X поддерживают
постоянными σx/ = const, а напряжения по оси Z увеличивают до определенного уровня
σz//, после чего разгружают до напряжений σz/ = σх/.
Измеряют полные деформации εxn и εzn при напряжениях σz// и σx// = σх/ и остаточные
деформации после разгрузки до σz/ = σх/:εхо и εzo. По полным и остаточным деформациям
вычисляют упругие осевые деформации εx = εхn - εxo, εz = εzn - εzo. Коэффициент упругости
С44 определяют из отношения касательных напряжений τxz, определенных на площадках с
3
BY 5618 C1
максимальными касательными напряжениями τ xz =
маций этих площадок γxz = εz - εx (фиг. 5): C 44 =
σz − σx
и упругих сдвиговых дефор2
τ xz
.
γ xz
Третий образец нагружают по траектории "раздавливания" в плоскости изотропии
XOY, ограничивая деформации в направлении оси Z, εz = 0 (фиг. 6). Производят равномерное обжатие образца напряжениями до σх/ = σy/, затем напряжения по оси X поддерживают постоянными σx/ = const, а напряжения по оси Y увеличивают до определенного
уровня σy//, после чего разгружают до напряжений σy/ = σx/. Измеряют полные деформации
εxn и εyn при напряжениях σx// = σx/ и σy// и остаточные деформации после разгрузки до
σy/ = σx/:εxo и εyo. По полным и остаточным деформациям вычисляют упругие осевые деформации εx = εxn - εхо, εуе = εyn - εyo. Коэффициент упругости С66 определяют из отношения касательных напряжений τxy, определенных на площадках с максимальными касательными напряжениями τ xy =
γxy = εy - εx (фиг. 7): C 66 =
τ xy
γ xy e
σy − σx
2
и упругих сдвиговых деформаций этих площадок
.
В систему уравнений (1) подставляют значения напряжений σx//, σy// и σz// и упругих
деформаций εx//, εy// и εz// = 0, полученные при нагружении 1-го образца по второй траектории нагружения, и получают первые три уравнения системы в виде:
σ //x = C11ε //x + (C11 − 2C 66 )ε //y ½
°
°
σ //y = (C11 − 2C 66 )ε //x + C11ε //y ¾
°
σ z// = C13 ε //x + ε //y
°
¿
(
( 2)
)
Решают систему уравнений (2) и определяют постоянные коэффициенты упругости
С13 и С11:
C13 =
σ //z
;
ε //x + ε //y
C11 =
σ //x + 2C 66 ε //y
ε //x + ε //y
.
В систему уравнений (1) подставляют значения напряжений σx/, σy/ и σz/ и упругих деформаций εx/, εy/, εz/, полученных при нагружении образца по первой траектории, и полученный коэффициент С13 и определяют коэффициенты упругости
C 33 =
(
σ z/ − C13 ε /x + ε /y
ε z/
).
Источники информации:
1. Писаненко В.П. Изучение деформационной анизотропии глинистых грунтов и ее
влияние на работу естественных оснований. Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск,
1979.
2. Кузьмицкий В.А. К вопросу об определении деформационных характеристик анизотропных грунтов // Строительные конструкции и теория сооружений. Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1973. - Вып. 2. - С. 243-251.
3. А.с. СССР 1298306, МПК4 E 02D 1/00, 1987 (прототип).
4
BY 5618 C1
Фиг. 2
Фиг. 4
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Фиг. 3
Фиг. 5
Фиг. 7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
170 Кб
Теги
by5618, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа