Hochempfindliche Widerstandsdehnungsmessstreifen werden während axialer Kompressionstests eingesetzt, um zwei spezifische Verformungsparameter in Echtzeit zu erfassen: longitudinale Druckdehnung und laterale Dehnungszunahme. Diese Sensoren, die direkt auf der Außenfläche des Edelstahlrohrs angebracht sind, liefern die Rohdaten, die zur Bestimmung der physikalischen Verformung des Rohrs unter Last erforderlich sind, wenn es den Betonkern einschnürt.
Die gleichzeitige Überwachung der Längs- und Querdehnung dient nicht nur der Messung der Verformung; sie ist die grundlegende Methode zur Berechnung des Einschlusskoeffizienten und zur Verfolgung der Entwicklung der Poissonzahl des Materials durch verschiedene Belastungsphasen.
Die Mechanik der Messung
Um die Wechselwirkung zwischen dem Stahlrohr und dem Leichtbeton zu verstehen, müssen die spezifischen gerichteten Kräfte isoliert werden.
Longitudinale Druckdehnung
Dieser Parameter misst die Verkürzung des Edelstahlrohrs entlang der Achse der angelegten Last.
Wenn die Prüfmaschine vertikalen Druck ausübt, zeichnen die Messgeräte auf, wie stark sich das Rohr komprimiert. Diese Daten sind entscheidend für die Abstimmung der Verformung der Stahlhülle mit der Kompression des Betonkerns.
Laterale Dehnungszunahme
Gleichzeitig überwachen die Messgeräte die nach außen gerichtete Ausdehnung oder das "Wölben" des Rohrs.
Diese Messung ist der direkte Indikator für die Einschlusskraft. Wenn der Betonkern versucht, sich unter Druck nach außen auszudehnen, widersteht das Stahlrohr dieser Ausdehnung und erzeugt den Einschluss-Effekt, der die strukturelle Integrität der Säule verbessert.
Wert aus Dehnungsdaten ableiten
Das Sammeln von Rohdaten zur Dehnung ist der erste Schritt; der tiefere Ingenieurswert liegt darin, was diese beiden Parameter über das Verhalten des Verbundwerkstoffs aussagen.
Berechnung des Einschlusskoeffizienten
Die Wirksamkeit einer rohrumschlossenen Betonstütze hängt vom Einschlusskoeffizienten ab.
Forscher verwenden die Echtzeitdaten über laterale und longitudinale Veränderungen, um diesen Koeffizienten zu berechnen. Er quantifiziert genau, wie viel Unterstützung das Stahlrohr dem Betonkern zu jedem Zeitpunkt während des Tests bietet.
Verfolgung der Poissonzahl-Entwicklung
Das Verhältnis zwischen lateraler Ausdehnung und longitudinaler Kompression – bekannt als Poissonzahl – ist bei diesen Materialien nicht statisch.
Hochempfindliche Messgeräte ermöglichen es Ihnen, die Verschiebung dieses Verhältnisses zu beobachten, wenn das Material nachgibt. Sie können den Übergang des Materials von der elastischen Phase, in der das Verhältnis etwa 0,3 beträgt, in die elasto-plastische Phase verfolgen, in der das Verhältnis signifikant ansteigt und von 0,3 bis 0,7 reicht.
Verständnis des Testkontexts
Während Dehnungsmessstreifen die "Augen" für das Experiment liefern, hängt die Gültigkeit der Daten stark davon ab, wie die Last aufgebracht wird.
Die Rolle der Lastregelung
Dehnungsmessstreifen müssen auf präzise Eingaben reagieren. Eine mikrocomputergesteuerte elektrohydraulische Servodruckprüfmaschine wird zur Steuerung der Belastungsrate verwendet.
Die Maschine gewährleistet zunächst eine konstante Lastrate, was für genaue Messungen der elastischen Phase unerlässlich ist. Ohne diese Stabilität könnten die Daten der Dehnungsmessstreifen sprunghaft sein und zu Fehlberechnungen der anfänglichen Poissonzahl führen.
Die Notwendigkeit der Wegregelung
Sobald das Prüfstück nachgibt, schaltet die Prüfmaschine auf hochpräzise Wegregelung um.
Dieser Wechsel ermöglicht es den Dehnungsmessstreifen, den Spannungsumverteilungsprozess und die Resttragfähigkeit zu erfassen. Sich in dieser Phase ausschließlich auf die Lastregelung zu verlassen, würde zu einem schnellen Versagen führen, das die Dehnungsmessstreifen möglicherweise nicht mit ausreichender Auflösung erfassen könnten.
Die richtige Wahl für Ihre Analyse treffen
Bei der Analyse von Daten aus Einschlussbetontests sollte Ihre Interpretation der Messwerte der Dehnungsmessstreifen von Ihren spezifischen technischen Zielen abhängen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Elastizitätsgrenze liegt: Konzentrieren Sie sich auf die Stabilität der Poissonzahl um 0,3, um das lineare Verhalten des Verbundwerkstoffs zu überprüfen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Bruchmechanik liegt: Analysieren Sie den rapiden Anstieg der Querdehnung im Verhältnis zur Längsdehnung (Poissonzahl 0,3–0,7), um die elasto-plastische Kapazität und den maximalen Einschluss durch das Rohr zu verstehen.
Eine präzise Dehnungsüberwachung ist der einzige Weg, um die dynamische Wechselwirkung zwischen der Edelstahlhülle und ihrem Betonkern effektiv abzubilden.
Zusammenfassungstabelle:
| Parameter | Richtung | Zweck | Poissonzahl-Bereich |
|---|---|---|---|
| Longitudinale Druckdehnung | Achse (Vertikal) | Misst die Verkürzung unter Last | 0,3 (Elastische Phase) |
| Laterale Dehnungszunahme | Radial (Horizontal) | Misst das nach außen gerichtete Wölben/Einschluss | 0,3 - 0,7 (Elasto-plastisch) |
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Referenzen
- Ruiqing Zhu, Haitao Chen. A Study of the Performance of Short-Column Aggregate Concrete in Rectangular Stainless Steel Pipes under Axial Compression. DOI: 10.3390/buildings14030704
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Press Wissensdatenbank .
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