Испытания на продавливание различных материалов

Испытания на продавливание являются одним из ключевых методов механических испытаний, позволяющих определить прочностные характеристики различных материалов и конструкций при воздействии локализованной давящей нагрузки. Это распространенное эксплуатационное внешнее усилие, которому подвергаются самые разнообразные изделия и строительные элементы. Устойчивость к статическому давлению, или сопротивляемость продавливанию, — это важная характеристика в материаловедении, необходимая для прогнозирования поведения материалов под нагрузкой, выбора изделий для проектов, разработки конструкций, а также расчета их износостойкости и деформационной прочности.

Сущность технологии исследования сопротивляемости продавливанию заключается в имитации давления в точке или ограниченной зоне с постепенным нарастанием усилия. Усилие передается с помощью твердого тела — индентора или штампа. Величина сопротивляемости продавливанию определяется как максимальная нагрузка, при которой происходит необратимое повреждение или разрушение образца. Методика проведения испытаний и выбор нагружающего устройства зависят от прочностных показателей материала и требуемого стандарта.

Испытания на продавливание проводятся для широкого спектра материалов
      

Железобетонные плиты и конструкции

Продавливание является пространственной формой разрушения плитных конструкций, возникающей при приложении сосредоточенных усилий от колонн, свай или грузов по ограниченной площади. Этот вид разрушения характеризуется выделением из конструкции «тела продавливания», часто имеющего форму усеченной пирамиды. Актуальность проверки прочности плит на продавливание подтверждается случаями аварий зданий, связанных с обрушением перекрытий вследствие такого разрушения.

В строительной практике нередко возникает необходимость усиления плит перекрытий по различным причинам, таким как ошибки проектирования, строительный брак или увеличение нагрузок при реконструкции. Одним из методов усиления является установка поперечной арматуры. Существуют три основных типа усиления плит на продавливание: увеличение рабочей толщины плиты, увеличение площади опирания плиты, и постановка поперечной арматуры. Экспериментальные исследования показали, что поперечная арматура усиления, установленная в сквозные отверстия или вклеенная под углом, значительно повышает прочность и пластичность работы плит на продавливание.

Для экспериментальных исследований прочности железобетонных плит на продавливание, в том числе усиленных поперечной арматурой, используют методы нагружения конструкций и обработки результатов испытаний, базирующиеся на действующих нормативных документах, например, ГОСТ 8829-94.     

Бумага и картон

Для бумаги и картона испытания на продавливание являются важным методом определения прочностных характеристик. Эти материалы различаются по толщине: бумага – от 3 до 530 мкм, картон – от 300 до 5000 мкм. Сопротивление продавливанию бумаги и картона определяется по ГОСТ 13525.8-86 (ГОСТ Р ИСО 2758-2017). Этот стандарт предполагает гидравлический метод. Сущность методики заключается в создании плавно нарастающего давления, действующего через резиновую диафрагму на поверхность образца, зафиксированного по кругу, и определении давления разрушения.

Помимо продавливания, бумага и картон подвергаются другим механическим испытаниям, таким как растяжение, сжатие, изгиб, излом, расслаивание и раздирание, для определения их структурных, поверхностных и прочностных свойств.

Текстиль и геотекстиль

Текстильные материалы, включая ткани и геотекстиль, также подвергаются испытаниям на прочность и деформацию. Геотекстиль, являющийся рулонным искусственным материалом из полипропилена и полиэфира, используется в строительстве, для дренирования, фильтрации, в сельском хозяйстве и других областях. При выборе геотекстиля для функции разделения учитываются его прочность при статическом продавливании и прочность при динамическом продавливании, наряду с прочностью при растяжении.

Для технических тканей существует методика испытаний в режиме продавливания шариком — ГОСТ 29104.8-91. Этот метод определяет растяжимость тканей. Для испытаний по этому стандарту требуется универсальная или разрывная машина (по ГОСТ 28840-90) и специальное приспособление, включающее твердосплавный шарик диаметром 20 мм и кольцевой зажим с внутренним диаметром 25 мм. В результате испытаний технических тканей на продавливание шариком за прочность и деформацию ткани принимается среднее арифметическое от сил разрыва и локального прогиба всех элементарных проб.

Кожа и кожаные изделия

Натуральная кожа, используемая в производстве обуви, одежды, кожгалантереи, а также в отделке салонов автомобилей и мебели, подвергается различным физико-механическим воздействиям, включая сжатие и продавливание. Для гарантии высокого качества продукции проводятся лабораторные испытания кожи по ГОСТ и международным стандартам. Эти тесты позволяют определить устойчивость материала к нагрузкам и его долговечность. Для различных испытаний, которым подвергается кожа (истираемость, изгиб, разрыв шва, растяжение), используются специальные испытательные стенды.

Автомобильные сидения и подголовники

Компоненты автомобильного салона, такие как сиденья и подголовники, должны соответствовать строгим требованиям по безопасности, прочности и долговечности. Испытания этих элементов являются обязательным этапом при проектировании и производстве. Среди механических испытаний автомобильных сидений и подголовников, проводимых по международным и отечественным стандартам (ГОСТ, ISO, SAE, ECE), упоминаются испытания сидений на продавливание или при знакопеременном нагружении. Подголовники также испытывают на сопротивляемость вдавливанию индентора. Эти испытания позволяют проверить устойчивость конструкции к статическим и динамическим нагрузкам, оценить надежность механизмов и смоделировать аварийные ситуации.

Оборудование для испытаний на продавливание

Для качественного и точного проведения испытаний на продавливание, как и других механических тестов, требуется специализированное лабораторное оборудование. Компания «Эталон-Профит», расположенная в Иваново, разрабатывает и производит профессиональное испытательное оборудование, в том числе для тестирования широкого спектра материалов.

Для проведения испытаний на продавливание, а также других видов механических испытаний (растяжение, сжатие, изгиб, усталость), компания предлагает универсальные испытательные машины и специальные испытательные стенды.

К универсальному испытательному оборудованию производства «Эталон-Профит» относятся:

●    Машины серий РКМ и РКМ svo. Это напольные одноколонные и двухколонные двухзонные испытательные машины, предназначенные для проведения статических и циклических испытаний. Программное обеспечение Prof IT, используемое с этими машинами, позволяет выполнять как статические, так и динамические нагружения.

●    Высокоточная испытательная машина растяжения / сжатия X-PRO. Это двухзонный испытательный стенд, также предназначенный для статических и циклических испытаний, включая функциональные и усталостные силовые нагружения. На машинах X-PRO реализованы циклические испытания по показателям датчиков силы или деформации с построением графических диаграмм.

●    Настольная универсальная прецизионная испытательная машина НИМ. Они предназначены для проведения механических испытаний материалов и изделий в режимах статического или динамического осевого нагружения. Могут использоваться для различных видов испытаний, включая растяжение, срез, отрыв, сжатие, изгиб, циклирование. Среди материалов, которые могут быть испытаны, — пластмасса, резина, эластомеры, металлическая проволока, стальные нити, текстильные волокна, пряжа, ткани, шнуры, дерево, стекло, керамика, композиты, клеевые соединения.

Универсальные испытательные машины могут использоваться для широкого спектра механических испытаний. Для проведения специфических тестов, включая испытания на продавливание различных материалов, необходимо использовать специализированные приспособления или испытательную оснастку. Компания разрабатывает и производит такие захваты и приспособления для фиксации и удержания испытываемых образцов в соответствии с требованиями стандартов или техническими заданиями клиента.

Программное обеспечение Prof IT позволяет машинам «Эталон-Профит» работать в различных режимах и сохранять результаты.

Важно отметить, что испытания материалов могут проводиться не только при нормальных условиях, но и при различных температурах с помощью специальных систем. «Эталон-Профит» предлагает системы температурных испытаний и климатические камеры для этих целей.

Компания также предлагает специальные стенды, предназначенные непосредственно для испытаний на прокол, продавливание и раздир. Это позволяет проводить широкий спектр тестов в соответствии с действующими стандартами и специфическими требованиями заказчиков.

Заключение

Испытания на продавливание являются неотъемлемой частью оценки прочности и надежности широкого спектра материалов и конструкций – от железобетонных перекрытий и фундаментов до текстильных материалов, бумаги, картона, кожи и даже компонентов автомобильных салонов. Эти испытания позволяют определить предельные нагрузки, прогнозировать поведение материалов в эксплуатационных условиях и гарантировать соответствие изделий стандартам безопасности и качества.

Для проведения точных и надежных испытаний на продавливание необходимо специализированное оборудование. Российская компания «Эталон-Профит» предлагает линейку универсальных испытательных машин и специальные стенды, разработанные для проведения различных механических тестов, включая испытания на продавливание. Сочетание универсальных машин с широким диапазоном нагрузок и специализированной оснастки или специальных стендов позволяет решать задачи испытаний на продавливание для различных материалов и в соответствии с разнообразными методиками и стандартами.

Контакты Эталон-Профит: 8 (4932) 57-43-34, office@etalon-profit.ru.