Rannsóknir á þjöppunarteygjuprófunaraðferð og verkfræðilegri notkun lagskiptra gúmmílaga

Í þjóðvegabrúarverkfræði, lagskipt gúmmí legur eru mikið notaðar á milli yfirbyggingar og undirbyggingar brúa. Þeir gegna mikilvægu hlutverki í Sendaa lóðrétt álag, þolir aflögun burðarvirkis , og veitir titringseinangrun og dempun.

Frá vélrænu sjónarhorni er þetta byggingarform mjög í samræmi við titringsdemparar í gólfi, sveigjanlegir gúmmípúðar , og undirlagsdempapúðar , sem eru dæmigerð verkfræðilegar gúmmí titringseinangrunarvörur . Öll þessi kerfi treysta á aflögunarhegðun og orkudreifingargetu gúmmíefna undir þrýsti- og klippuhleðsluskilyrði.

Venjulega eru styrkingarlögin af lagskipt gúmmí legur samanstanda af margar þunnar stálplötur eða stálvírnet . Undir takmörkunum þessara styrkingarlaga, er hliðarbólur úr gúmmíi er í raun bæld niður og bætir þar með verulega þrýstistyrkur og heildar stífni af gúmmílögunum.

Á sama tíma, en tryggja hár lóðrétt burðarþol , nægjanlegt klippa aflögunargetu undir láréttri tilfærslu er enn hægt að ná. Þessi eiginleiki er jafn mikilvægur í hönnun undirlagsdempapúðar og sveigjanlegir gúmmípúðar.

The prófunaraðferð fyrir þjöppunarteygjustuðul er ein af kjarnaaðferðum til að meta vélrænni frammistöðu af lagskipt gúmmí legur . Með innleiðingu uppfærðra staðla, bæði reikniaðferðir og prófunaraðferðir hafa tekið samsvarandi breytingum.

Með tilraunarannsóknum greinir þessi rannsókn kerfisbundið lykilþættir sem hafa áhrif á nákvæmni prófunar og hversu mikil áhrif þeirra, veita traust tæknilegur grunnur fyrir brúarverkfræði og titringsstýringarverkfræði.

1. Yfirlit yfir þjöppunarteygjuprófunaraðferðina

1.1 Grunnhugmynd

Árið 1981, Lindley PB lagt til fræðilegt líkan til að reikna út lóðrétt stífleiki gúmmílaga , byggt á forSendaum um næstum ósamþjappanleg teygjanleg hegðun gúmmíefna . Þessari kenningu hefur síðan verið beitt víða í verkfræðistörfum.

Undir lóðrétt þjöppunarálag , gúmmí efni sýna ekki aðeins þykktarstefnu þjöppunaraflögun , en einnig á vissu stigi hliðar bulging aflögun . Þessi vélræna hegðun á einnig við um titringsdemparar í gólfi og sveigjanlegir gúmmípúðar inn bygging titringsstýringarkerfi.

1.2 Reikniformúla

Fyrir gúmmílager sem inniheldur n gúmmílög , að því gefnu að gúmmíefnið sé óþjappanlegt og verði fyrir hrein þjöppun , hinn lóðrétt stífleiki er reiknað sem:

Kv=E1⋅A0n⋅t1K_v = \frac{E_1 \cdot A_0}{n \cdot t_1}Kv=n⋅t1E1⋅A0

Hvar:

E₁ — Lengdarteygjustuðull gúmmísins

A₀ — Virkt burðarsvæði

t₁ — Þykkt eins gúmmílags

Þessi formúla hefur mikilvægt viðmiðunargildi fyrir lagskipt gúmmí legur, undirlagsdempapúðar , og titringseinangrunargúmmívörur sem notaðar eru í flutningskerfum með járnbrautum.

2. Hönnunarhugmynd sjálfvirka þjöppunarteygjuprófunarkerfisins

The sjálfvirkt þjöppunarteygjuprófunarkerfi samanstendur aðAlltega af:

Þjöppunarprófunarvél

Tilfærslu- og kraftskynjarar

Faglegur prófunar- og gagnagreiningarhugbúnaður

Við prófun getur kerfið safna stöðugt lóðréttu álagi og þjöppunaraflögunargögnum , mynda sjálfkrafa streitu-álagsferlar , og reiknaðu út þjöppunarteygjustuðull ásamt fráviksgreining.

Notkun þessa kerfis:

Dregur verulega úr handvirkum aðgerðum

Forðast á áhrifaríkan hátt mannlegar lestrarvillur

Heldur prófunarvillum innan viðunandi marka

Þessi prófunarhamur á ekki aðeins við um lagskipt gúmmí legur , heldur einnig til titringsdemparar í gólfi og sveigjanlegir gúmmípúðar fyrir vélrænt frammistöðumat.

3. Verkfræðitilvik og samanburður á prófunaraðferðum

3.1 Málslýsing

A lagskipt gúmmí legur var valið sem prófunarsýni með eftirfarandi breytum:

Þvermál: 140 mm

Fullbúin hæð: 25 mm

Eitt gúmmílagsþykkt: 4 mm

Stálplötuþykkt: 2 mm

Fjöldi stálplötulaga: 3 lög

Virkt burðarsvæði: 15.366 mm²

Lögun þáttur: 7.0

Heildargúmmíþykkt: 20 mm

Samkvæmt nýja staðlinum er hönnunarsvið af þjöppunarteygjustuðul er (303 ± 60) MPa.

3.2 Áhrif mismunandi hleðsluaðferða á prófunarniðurstöður

Til að kanna áhrif af hleðsluaðferðir , tvö hleðslukerfi voru hönnuð:

Skema 1 (óhefðbundin hleðsla):

Hefðbundið fermingar- og affermingarhlutfAllt

3 hleðslulotur

Skema 2 (venjuleg hleðsla):

Hleðsla í skrefum í samræmi við nýja staðla

Hvert álagsstigi haldið fyrir 120 sekúndur fyrir aflögunargagnaöflun

Niðurstöður prófa sýna það:

Skipulag 1 sýnir frávik sem er umfram 3%, með augljósum hysteresis áhrif

Skema 2 sýnir frávik minni en 3%, veita stöðugri og áreiðanlegri niðurstöður

Þessi niðurstaða þjónar einnig sem verðmæt viðmiðun til að meta langtímaárangur undirlagsdempapúðar undir viðvarandi álagi.

4. Mælingaóvissugreining meðan á prófun stendur

4.1 Óvissuþættir óháðir efnislegum eiginleikum

Þar á meðal eru aðAlltega:

Mælingarákvæmni prófunartækja (þjöppunarvél, tilfærslumælar, teygjumælar osfrv.)

Reglur um námundun gagna

Mismunur á staðlaðri túlkun og lestri rekstraraðila

Hægt er að draga úr þessum óvissuþáttum í raun endurteknar prófanir og staðlaðar verklagsreglur.

4.2 Óvissuþættir sem tengjast prófunarsýninu

Þar á meðal eru:

Villur í áhrifaríkt burðarsvæði

Mælivillur í heildargúmmíþykkt og stálplötuþykkt

Villur í lokið hæðarmælingu

Áhrif af umhverfishita og rakastig

Slíkir þættir eru jafn mikilvægir í prófun á sveigjanlegir gúmmípúðar og titringsdemparar í gólfi.

5. Eftirlit með heildarmælingaóvissu

Eftir að Alltar villufæribreytur eru sameinaðar, a heildar mælióvissu myndast. Viðeigandi staðlar tilgreina greinilega hámarks leyfilegum villum fyrir lykilbreytur eins og álag og tilfærslu.

Með því að fylgja nákvæmlega þessum stöðlum og stjórna á áhrifaríkan hátt uppsöfnuðum villum, áreiðanleika og nákvæmni prófniðurstaðna má bæta verulega.

Niðurstaða

Lagskipt gúmmí legur eru ómissandi íhlutir í brúarmannvirki þjóðvega , og þeirra þjappandi árangur hefur bein áhrif brú rekstraröryggi.

Með vísindalegri beitingu prófunaraðferðir fyrir þjöppunarteygjustuðul , ásamt mælióvissugreining , er hægt að stjórna uppsöfnuðum villum á áhrifaríkan hátt, sem tryggir mikla nákvæmni prófunar.

Niðurstöður þessarar rannsóknar eiga ekki aðeins við um brúarverkfræði , en veita einnig dýrmætt fræðilegar og hagnýtar heimildir fyrir hönnun, prófun og notkun af titringsdemparar í gólfi, sveigjanlegir gúmmípúðar , og undirlagsdempapúðar , auk annarra verkfræðilegar gúmmí titringseinangrunarvörur.

Í þjóðvegabrúarverkfræði, lagskipt gúmmí legur eru mikið notaðar á milli yfirbyggingar og undirbyggingar brúa.