Построение и оценка градуировочной зависимости при испытании образцов методом неразрушающего контроля». ультразвук. Построение и оценка градуировочной зависимости при испытании образцов методом неразрушающего контроля

• Название: Построение и оценка градуировочной зависимости при испытании образцов методом неразрушающего контроля
• Анкор: Построение и оценка градуировочной зависимости при испытании образцов методом неразрушающего контроля
• Дата: 31.07.2022
• Размер: 236.6 Kb.
• Имя файла: ультразвук.docx
• Тип: Курсовая; #638628
• страница: 3 из 4

1.2. Оборудование, инструменты, инвентарь, их проверка и подготовка к работе.

Промежуточные измерения на механическую прочность проводились неразрушающим методом контроля. Неразрушающие механические методы определения прочности бетона, установленные настоящим стандартом, подразделяют по виду механического воздействия или определяемой косвенной характеристики на метод [4]:

- упругого отскока;

- пластической деформации;

- ударного импульса;

- отрыва;

- отрыва со скалыванием;

-ультразвуковой метод контроля;

- скалывания ребра.

Для определения механической прочности был использован ультразвуковой тестер UK1401 .

Прибор представляет собой электронный блок (рисунок 1), смонтированный в пластмассовом корпусе, на боковой стороне которого жестко установлены два ультразвуковых преобразователя - передающий и приемный.



Рисунок 1

УЗ преобразователи снабжены коническими протекторами, в вершинах которых закреплены износоустойчивые керамические наконечники.

Благодаря практически точечному акустическому контакту преобразователей с поверхностью исследуемого материала, их акустическая связь с объектом контроля (ОК) обеспечивается без контактных жидкостей.

В верхней части лицевой панели электронного блока расположен жидкокристаллический дисплей с подсветкой, на котором отображаются результаты измерений и служебная информация, необходимая для управления прибором.

Под дисплеем находится пленочная клавиатура управления.

Работа прибора основана на измерении интервала времени, за который УЗ импульс проходит по объекту контроля от передающего преобразователя к приемному. Скорость ультразвука определяется путем деления расстояния между точками излучения и приема УЗ колебаний, на измеренное время. Для повышения достоверности измерений излучение и прием УЗ импульса периодически повторяются. На дисплей выводится величина, полученная в результате обработки нескольких принятых подряд УЗ сигналов.

2. Значения переменных и контролируемых постоянных факто­ров.

2.1. Входные параметры

Различают постоянные и переменные входные параметры. К постоянным относятся: температура воздуха = 22 °С, стандартный размер образцов = 150х150х150 мм, метод дозирования = весовой, способ формования – штыкование, условия твердения – тепловая камера, подвижность смеси – жесткая.

К переменным относится водоцементное содержание. Для данной курсовой работы в соответствии с заданием было решено применять следующие Ц/В: рядовое= 2,23 и по заданию= 2,5.

2.2. Выходные параметры

К выходным параметрам относится прочность на сжатие. Испытания проводились на кубиках в возрасте 28 суток твердевших при нормальных условиях.

3. Составы смесей, режимы обработки сырья, условия изго­товления опытных образцов.

Для формования образцов с Ц/В=1,82 был использован цемент с массой m = 250 г, песок с массой m = 750 г, вторичный щебень с массой m = 1250 г и количество воды равное 155 мл.

4. Рабочая методика экспериментов

1. Испытываемая поверхность должна быть чистой. Затвердевшее цементное молоко на испытываемых участках не удаляется, и шлифовка поверхности бетона абразивными материалами, как правило, не производится, так как это может снизить точность метода. Для испытаний подготавливаются кубы размером 150*150*150.

2. Чтобы включить прибор следует нажать клавишу вкл. Прозвучит короткий мелодический сигнал, на экране на 1,5- 2 секунды появится информация о названии прибора и версии прошивки, после чего прибор перейдет в состояние готовности к измерениям.

3. Для проведения испытаний надо установить прибор на контрольный образец в соответствии с рисунком 2. Прижать прибор с усилием 5 - 10 кг и зафиксировать его. Выдержать паузу в 15-20 секунд, пока показания не станут стабильными. Считать и записать не менее 4 показаний. Снять прибор с образца.

Рисунок 2

5. Первичная обработка результатов экспериментов.

Результаты измерения молотком УЗ преобразователем на 21 сутки, представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты измерений молотком УЗ преобразователем, проведение испытаний образцов в возрасте 21 суток

№ п/п	УЗ преобразователь м/с				Прочность, Rсж МПа	Расчетная прочность, МПа							Средняя прочность, МПа
	1	2	3	4		1	2		3		4
1	4450	4440	4520	4470	72,2	62,71	62,64		63,18		62,88		62,85
2	3670	3730	4000	3720	33,0	Грубый промах
3	4420	4180	4570	4390	52,6	62,51		60,9		63,51		62,3		62,3

Для построения градуировочной зависимости используется средние арифметическое значение результата испытания неразрушающим методом и прочности при сжатии для всех серий образцов. При этом результат испытания неразрушающим методом или на прессе отдельного образца серии признают анормальным и не учитывают при расчёте среднего для данной серии, если величина погрешности измерения

, (2)

где х_i – прочность отдельного образца в серии или результат его испытания неразрушающим методом; - средняя прочность или средний результат испытаний неразрушающим методом в данной серии образцов, S_x - среднеквадратичное отклонение результата испытаний отдельного образца в серии, определяемое по формуле

, (3)

где – N число серий образцов, использованных при построении градировочной зависимости; х_i,max и x_i,min – максимальный и ми­нимальный результаты испытаний образцов i-той серии на прес­са или неразрушающим методом.

Таким образом, для начала вычисляем среднеквадратичное отклонение:
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.

2.1.
2.2
2.3.
2.4.
Следовательно, все результаты испытаний учитываются при расчете среднего.

После отбраковки анормальных результатов (промахов) зано­во рассчитывают средние значения результатов испытаний для всех серий образцов и определяют среднюю погрешность измере­ний в каждой серии образцов. Для этого вычисляют среднюю квадратическую ошибку среднего результата испытаний серии образцов:

2. =

Относительную погрешность измерений прочности бетона и её косвенного показателя при неразрушающем испытании в каждой серии образцов вычисляют по формуле

.

3.Для этого, находим погрешность каждого измерения:



1. ΔR_1.1 = = 0.14МПа

2. ΔR_1.2 = =0.21МПа

3. ΔR_1.3 = = 0,67 МПа

4. ΔR_1.4 = = 0.03МПа

5. ΔR_2.1 = = 0,21МПа

6. ΔR_2.2 = = 1,4МПа

7. ΔR_2.3 = = 1,21МПа

6. ΔR_2.4 = = 0МПа

4. Вычисляем квадраты погрешностей отдельных измерений по формуле [5]:

(4)

1. 
   ΔR²_1.1 = (0.14)^2=0.019МПа
   
2. 
   ΔR²_1.2 = (0.21)^2=0,044 МПа
   
3. 
   ΔR²_1.3 = (0,67)^2=0,44 МПа
   
4. 
   ΔR²_1.4 = (0.03)^2=0,0009МПа
   
5. 
   ΔR²_2.1 = (0,21)^2=0,044МПа
   
6. 
   ΔR²_2.2 = (1,4)^2=1,96МПа
   
7. 
   ΔR²_2.3 = (1,21)^2=1,46МПа
   
8. 
   ΔR²_2.4 = (0)^2=0МПа
   

5. Находим среднее квадратическое отклонение в серии измерений [5]:

1. = 0.204 МПа

2. = 0.53МПа

6. Рассчитываем величину абсолютной погрешности в совокупности повторных опытов [5]:

1. = 4,3 * 0,219 = 0.87МПа

2. = 4,3 * 0,2609 = 2,27 МПа

где t – коэффициент Стьюдента. При надежности α=0,95 для числа измерений n=3 он равен 4,3.

7. Для оценки точности измерений вычисляется относительная погрешность [5]:

1. = 1,38 %

2. = 3,64 %
Результаты измерения молотком УЗ преобразователем на 28 сутки, представлены в таблице 2.

Таблица 3 – Результаты измерений молотком УЗ преобразователем, проведение испытаний образцов в возрасте 28 суток

№ п/п	УЗ преобразователь м/с				Прочность, Rсж МПа	Расчетная прочность, МПа							Средняя прочность, МПа
	1	2	3	4		1	2		3		4
1	4480	4350	4490	4480	72,2	62,8	62,13		62,94		62,88		62,86
2	3790	3950	3800	3920	33,0	Грубый промах
3	4140	4480	4340	4420	52,6	60,9		62,88		62,07		62,53		62,09

Для построения градуировочной зависимости используется средние арифметическое значение результата испытания неразрушающим методом и прочности при сжатии для всех серий образцов. При этом результат испытания неразрушающим методом или на прессе отдельного образца серии признают анормальным и не учитывают при расчёте среднего для данной серии, если величина погрешности измерения

, (2)

где х_i – прочность отдельного образца в серии или результат его испытания неразрушающим методом; - средняя прочность или средний результат испытаний неразрушающим методом в данной серии образцов, S_x - среднеквадратичное отклонение результата испытаний отдельного образца в серии, определяемое по формуле

, (3)

где – N число серий образцов, использованных при построении градировочной зависимости; х_i,max и x_i,min – максимальный и ми­нимальный результаты испытаний образцов i-той серии на прес­са или неразрушающим методом.

Таким образом, для начала вычисляем среднеквадратичное отклонение:
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
2.1.
2.2
2.3.
2.4.
Следовательно, все результаты испытаний учитываются при расчете среднего.

После отбраковки анормальных результатов (промахов) зано­во рассчитывают средние значения результатов испытаний для всех серий образцов и определяют среднюю погрешность измере­ний в каждой серии образцов. Для этого вычисляют среднюю квадратическую ошибку среднего результата испытаний серии образцов:

2. =

Относительную погрешность измерений прочности бетона и её косвенного показателя при неразрушающем испытании в каждой серии образцов вычисляют по формуле

.

3.Для этого, находим погрешность каждого измерения:



1. ΔR_1.1 = = 0.06 МПа

2. ΔR_1.2 = =0.73МПа

3. ΔR_1.3 = = 0.08 МПа

4. ΔR_1.4 = = 0.02МПа

5. ΔR_2.1 = = 0МПа

6. ΔR_2.2 = = 0.79МПа

7. ΔR_2.3 = = 0.02МПа

6. ΔR_2.4 = = 0.44МПа

4. Вычисляем квадраты погрешностей отдельных измерений по формуле [5]:

(4)

1. 
   ΔR²_1.1 = (0.06)^2=0.036МПа
   
2. 
   ΔR²_1.2 = (0.73)^2=0,533 МПа
   
3. 
   ΔR²_1.3 = (0.08)^2=0,0064 МПа
   
4. 
   ΔR²_1.4 = (0.02)^2=0,0004МПа
   
5. 
   ΔR²_2.1 = (0)^2=0МПа
   
6. 
   ΔR²_2.2 = (0.79)^2=0.624МПа
   
7. 
   ΔR²_2.3 = (0.02)^2=0.0004МПа
   
8. 
   ΔR²_2.4 = (0.44)^2=0.193МПа
   

5. Находим среднее квадратическое отклонение в серии измерений [5]:

1. = 0.219 МПа

2. = 0.2609МПа

6. Рассчитываем величину абсолютной погрешности в совокупности повторных опытов [5]:

1. = 4,3 * 0,219 = 0.94 МПа

2. = 4,3 * 0,2609 = 1.12 МПа

где t – коэффициент Стьюдента. При надежности α=0,95 для числа измерений n=3 он равен 4,3.

7. Для оценки точности измерений вычисляется относительная погрешность [5]:

1. = 1.49 %

2. = 1.8 %

Таблица 4 – Статистическая обработка данных серии экспериментов на 21 сутки при надежности α=0,95

№ опытов серии				Rсж образцов в повторных опытах, МПа					∆R в повторных опытах, МПа
				1	2	3	4	1		2		3		4
1				62,71	62,64	63,18	62,88	0,14		0,21		0,67		0,03
2				Грубый промах					-		-		-		-
3				62,51	60,9	63,51	62,3	0,21		1,4		1,21		0
(∆R)2 в повторных опытах					Коэффициент Стьюдента t при α=0,95			Относительная погрешность, %
1	2	3	4
0,019	0,044	0,44	0,0009	0,204	4,3	0,87		1,38
-	-	-	-	-	4,3	-		-
0,044	1,96	1,46	0	0,53	4,3	2,24		3,64

Таблица 5 – Статистическая обработка данных серии экспериментов на 28 сутки при надежности α=0,95

№ опытов серии					Rсж образцов в повторных опытах, МПа									∆R в повторных опытах, МПа
					1			2		3	4			1			2	3	4
1					62,8			62,13		62,94	62,88			0,06			0,73	0,08	0,02
2					Грубый промах									-			-	-	-
3					60,9			62,88		62,07	62,53			0			0,79	0,02	0,44
(∆R)2 в повторных опытах								Коэффициент Стьюдента t при α=0,95							Относительная погрешность, %
1	2		3
0,036	0,533	0,0064	0,0004	0,219			4,3				0,94			1,49
-	-	-	-	-			4,3				-			-
0	0,624	0,0004	0,193	0,2609			4,3				1,12			1,8