Ускоренный метод определения значений длительной прочности

На рис. 3 показаны графики роста прогибов образцов древесины, испытываемой на длительный поперечный изгиб трех при разных уровнях постоянного во времени напряжения.

Рисунок 3 - Прогибы образцов до разрушения при σ > σ_дл, σ₁ < σ₂ < σ₃

(Белянкин, 1951)

Все графики прогибов состоят из четырех участков:

I – мгновенная линейная деформация в течение долей секунды;

II – постепенно замедляющийся рост прогиба в течение 2-3 дней (выпуклость вверх);

III – нарастание деформации с постоянной скоростью в течение 3-6 месяцев, а иногда и нескольких лет;

IV – ускоренный рост прогиба, завершающийся разрушением образца.

Выяснились следующие закономерности. При любом уровне нагружения на третьем участке зависимость линейная, но угол наклона графика (скорость роста деформаций) тем больше, чем выше уровень напряжения, а длина этого участка с ростом уровня напряжений становится меньшей. На этом основан ускоренный метод определения предела длительного сопротивления, предложенный в Институте Строительной механики АН УССР академиком Ф.П. Белянкиным.

Вместо испытания 15 образцов данной древесной породы, необходимых для определения предела длительного сопротивления, достаточно ограничиться испытанием только трех образцов. Вместо длительного испытания до излома достаточно загрузить каждый из трех образцов до разных уровней напряжений, больших половины кратковременного предела прочности, и выдерживать их до времени III-го участка диаграммы длительных деформаций – установившейся скорости пластического деформирования V.

После этого определяется скорость роста деформации V = Δf /Δt и строится график ее зависимости от действующего напряжения в координатах V – σ по трем точкам, соответствующим трем испытываемым образцам (рис. 4). Прямая этого графика продолжается до линии ординат, соответствующей нулевой скорости пластического деформирования. Отсеченное на оси σ значение напряжения соответствует пределу длительного сопротивления древесины σ_пдс – напряжению, которое образец может выдержать бесконечно долго.

Приведение нагрузки, действующей во времени по любому закону, к нагрузке постоянной во времени продолжительностью τ_пр позволяет при определении коэффициента m_дл для древесины использовать зависимость, принятую при составлении СНиП II-25-80 и в СП 64.13330.2017

m_дл = 1,03(1 – lg τ_пр/18,5).

Рисунок 4 - Определение предела длительного сопротивления σ_пдс

по скорости пластической деформации (3 образца)

Приведенное время действия расчетной нагрузки τ_пр для наиболее типичных режимов нагружения и соответствующие им значения коэффициентов m_дл приведены в следующей таблице 4 СП 64.13330.2017.