ГОСТ 32281.2-2013 Стекло и изделия из него. Определение прочности на изгиб. Испытание двойным соосным кольцом на плоских образцах с большими площадями испытываемых поверхностей.
ГОСТ 32281.2-2013
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Стекло и изделия из него
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ НА ИЗГИБ
ИСПЫТАНИЕ ДВОЙНЫМ СООСНЫМ КОЛЬЦОМ НА ПЛОСКИХ ОБРАЗЦАХ С БОЛЬШИМИ ПЛОЩАДЯМИ ИСПЫТЫВАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Glass and glass products. Determination of the bending strength. Coaxial double ring test on flat specimens with large test surface areas
МКС 81.040.01
Дата введения 2015-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Институт стекла" на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 41 "Стекло"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 5 ноября 2013 г. N 61-П)
За принятие стандарта проголосовали:
|
|
|
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения | AM | Минэкономики Республики Армения |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Молдова | MD | Молдова-Стандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
Узбекистан | UZ | Узстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1989-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32281.2-2013 (EN 1288-2:2000) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.
5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к европейскому региональному стандарту EN 1288-2:2000* Glass in building - Determination of the bending strength of glass - Part 2: Coaxial double ring test on flat specimens with large test surface areas (Стекло в зданиях. Определение прочности стекла на изгиб. Часть 2. Испытание воздействием двух коаксиальных колец на плоские образцы с большой площадью испытываемой поверхности) путем изменения и дополнения отдельных фраз, слов, которые выделены полужирным курсивом.
Ссылки на европейские стандарты, которые не приняты в качестве межгосударственных стандартов, заменены в разделе "Нормативные ссылки" и тексте стандарта ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования европейского стандарта в связи с особенностями построения межгосударственной системы стандартизации.
Европейский стандарт разработан Европейским комитетом по стандартизации (CEN) ТК 129 "Стекло в строительстве".
Европейский стандарт, на основе которого подготовлен настоящий стандарт, реализует существенные требования безопасности Директивы ЕС (89/106/ЕЕС) по строительным материалам.
Перевод с английского языка (en).
Степень соответствия - модифицированная (MOD)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
Данный стандарт устанавливает метод определения предела прочности при изгибе стекла для использования в строительстве без влияния кромок.
Ограничения данного стандарта описываются в ГОСТ 32281.1.
ГОСТ 32281.1 следует читать вместе с данным стандартом.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
_______________
ГОСТ 20403-75 Резина. Метод определения твердости в международных единицах (от 30 IRHD до 100 IRHD)
ГОСТ 32281.1-2013 (EN 1288-2:2000) Стекло и изделия из него. Определение прочности на изгиб. Основные принципы проведения испытаний
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом, следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины и определения
3.1 напряжение при изгибе (bending stress): Растягивающее изгибающее напряжение, созданное на поверхности образца.
Примечание - Для испытаний изгибающее напряжение должно быть равномерным во всей исследуемой части образца.
3.2 эффективное изгибающее напряжение (effective bending stress): Средневзвешенное растягивающее изгибающее напряжение, рассчитанное с учетом неоднородности поля напряжений.
3.3 предел прочности при изгибе (bending strength): Изгибающее напряжение или эффективное изгибающее напряжение, которое приводит к разрушению образца.
3.4 эквивалентная прочность на изгиб (equivalent bending strength): Наблюдаемая прочность на изгиб узорчатого стекла, непостоянство толщины которого не позволяет точно рассчитать изгибающее напряжение.
4 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
Примечание - Для натрий-силикатного стекла (см. ГОСТ 111) используется значение 0,23.
5 Принцип метода испытаний
Рисунок 1 - Основная схема оборудования для испытаний
1 - нагрузочное кольцо; 2 - образец; 3 - опорное кольцо
Вне нагрузочного кольца радиальное и тангенциальное напряжения резко спадают по направлению к границе образца; таким образом, риск разрушения вне нагрузочного кольца минимален. На самой границе образца радиальное напряжение равно нулю, а тангенциальное напряжение является сжимающим напряжением в случае вогнуто- и выпукло-изогнутых сторон образца. Границы образца, таким образом, всегда находятся под тангенциальным сжимающим напряжением (см. ГОСТ 32281.1).
6 Оборудование
6.1 Установка для испытаний
Испытание на изгиб должно проводиться с использованием подходящего оборудования, удовлетворяющего следующим свойствам:
а) нагружение образца должно изменяться от нуля до максимального значения способом, минимизирующим толчки и обеспечивающим плавность;
б) устройство для нагружения должно обеспечивать заданный уровень нагрузки;
в) установка для испытаний должна включать в себя устройство для измерения нагрузки с уровнем погрешности ±2% от диапазона измерений.
Рисунок 2 - Нагрузочное устройство
Примечания
1 Радиус кривизны опорной поверхности кольца 5 мм.
2 Если образец обращен узорчатой стороной к нагрузочному кольцу, также должен использоваться губчатый резиновый профиль толщиной примерно 5 мм для достаточной герметизации давления газа.
3 Упоры удаляются перед началом испытания на растяжение, чтобы границы образца не были зафиксированы.
6.2 Нагрузочное устройство
6.2.1 Нагрузка кольца
Нагрузочное кольцо должно применяться в нагрузочном устройстве, как показано на рисунке 2. Размеры нагрузочного кольца приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Размеры нагрузочного кольца и опорного кольца
|
|
|
нагрузочного кольца, мм | опорного кольца, мм | Эффективная площадь поверхности , мм |
300±1 | 400±1 | 240000 |
6.2.2 Редуктор поверхностного давления
Нагрузочное устройство для поверхностного давления представлено на рисунке 2.
6.3 Инструменты измерения
Требуются следующие измерительные приборы:
- измерительный инструмент, позволяющий измерить ширину образца с точностью до миллиметра;
- измерительный инструмент, позволяющий измерить толщину образца с точностью до 0,01 миллиметра.
7 Образец
7.1 Форма и размеры образца
Следует использовать квадратные образцы, размеры которых указаны в таблице 2.
Заданная минимальная толщина образцов рассчитана таким образом, чтобы собственная масса образца не влияла на распределение напряжения.
Таблица 2 - Размеры образца
|
|
|
Длина стороны образца, , мм | Минимальная номинальная толщина образца, мм | Средний радиус образца (для оценки), , мм |
1000±4 | 3 | 600 |
Для образцов должны соблюдаться следующие допуски:
В случае образцов с плоской поверхностью:
- допуск на равномерность 0,3 мм;
- допуск на параллельность должен быть 2% от толщины образца.
В случае образцов с одной или двумя узорчатыми поверхностями:
- флуктуации толщины пластины (см. 8.3) не должны превышать 4% и локальные отклонения от средней толщины (из-за глубины узора) должны быть максимум 30% или 2 мм в зависимости от того, что меньше.
7.2 Выбор и подготовка образцов
7.2.1 Обрезка и обработка
Особое внимание следует уделить испытанию поверхности, которая впоследствии будет подвергаться напряжению растяжения и не должна контактировать с инструментами, шлифовальными составами, осколками стекла и т.д., а также не повреждаться в процессе хранения.
Примечание 1 - Для того, чтобы сохранить особые свойства поверхности, испытуемая поверхность может быть обеспечена защитным покрытием (приклеиваемым) в процессе подготовки образца.
Примечание 2 - Метод обрезки образцов не является существенным, и обработка кромок не является необходимой.
7.2.2 Подготовка условий
Защитные покрытия следует удалить за 24 ч до начала испытания (см. ГОСТ 32281.1). Образец следует хранить в условиях испытания (см. 8.1 и 8.2) как минимум 4 ч до начала испытания.
7.2.3 Испытание
До испытания на растяжение у всех образцов следует проверить испытуемую поверхность на наличие любых дефектов, которые не являются характерными для отражения качества тестируемого материала.
7.2.4 Клейкая пленка
Для удержания фрагментов вместе на стороне образца, обращенной к нагрузочному кольцу, должна быть зафиксирована клейкая пленка. Это облегчает определение источника трещин и измерение толщины образца.
7.3 Количество образцов
Количество испытуемых образцов следует определять в зависимости от требуемых пределов достоверности, особенно в отношении оценки экстремумов распределения усилия (описание необходимого количества образцов см. в ГОСТ 32281.1).
8. Методика
8.1 Температура
Испытание на растяжение соосными кольцами следует проводить при температуре 23±5 °С. В процессе испытания температура образца должна поддерживаться постоянной в пределах 1 °С, чтобы избежать развития температурных напряжений.
8.2 Влажность
Испытание на растяжение соосными кольцами следует проводить при относительной влажности между 40% и 70%.
8.3 Измерение толщины
|
|
|
5 | 0 | 1,00 |
10 | 0,5 | 2,05 |
15 | 1,8 | 3,05 |
20 | 3,5 | 3,85 |
25 | 6,0 | 4,60 |
30 | 9,0 | 5,25 |
35 | 12,5 | 5,85 |
40 | 16,5 | 6,40 |
45 | 20,0 | 6,90 |
50 | 24,0 | 7,35 |
60 | 32,5 | 8,20 |
70 | 41,2 | 8,90 |
80 | 51,0 | 9,55 |
90 | 61,5 | 10,15 |
100 | 72,5 | 10,80 |
110 | 83,5 | 11,45 |
120 | 94,7 | 12,05 |
130 | 106,0 | 12,60 |
140 | 117,0 | 13,15 |
150 | 129,0 | 13,70 |
160 | 141,0 | 14,20 |
170 | 153,0 | 14,65 |
180 | 166,0 | 15,15 |
190 | 178,0 | 15,60 |
200 | 191,0 | 16,05 |
210 | 205,0 | 16,55 |
220 | 219,0 | 16,95 |
230 | 231,0 | 17,40 |
240 | 245,0 | 17,80 |
250 | 259,0 | 18,20 |
260 | 272,0 | 18,60 |
270 | 285,0 | 19,00 |
280 | 299,0 | 19,35 |
290 | 312,0 | 19,75 |
300 | 326,0 | 20,15 |
320 | 351,0 | 20,85 |
340 | 377,0 | 21,55 |
360 | 404,0 | 22,20 |
380 | 430,0 | 22,85 |
400 | 456,0 | 23,55 |
420 | 484,0 | 24,25 |
440 | 510,0 | 24,95 |
460 | 536,0 | 25,65 |
480 | 563,0 | 26,35 |
500 | 589,0 | 27,00 |
Для этой цели толщину следует измерить как минимум в восьми точках на краях образца. Для образцов с одной или двумя узорными поверхностями следует измерить толщину листа и толщину сердцевины.
8.4 Опорная плита
Опорная плита центрируется на конусе опусканием механизма, передающего усилие (без нагрузочного кольца и образца), в настроечный конус (см. рисунок 2). Опорную плиту следует зафиксировать в этой позиции. Осколки стекла и другие твердые частицы с острыми гранями следует удалить с опорного кольца. Повреждение опорного кольца следует устранить.
8.5 Размещение образца и нагрузочного кольца
Образец располагается испытываемой поверхностью вниз. Нагрузочное кольцо, с которого необходимо удалить осколки стекла и другие твердые частицы с острыми гранями, помещается на верхнюю сторону образца и центрируется. Резиновое уплотнение, прикрепленное к нагрузочному кольцу, следует проверить на герметичность и в случае необходимости - заменить. Повреждение нагрузочного кольца следует устранить.
8.6 Приложение нагрузки
8.7 Скорость нагружения
Примечание 1 - Рекомендуется предварительное испытание для определения скорости нагружения.
Примечание 2 - Так как напряжение разрушения в большей степени зависит от скорости нагружения за несколько секунд до разрушения, допустимо установить такую скорость нагружения, которая требуется при нагрузках, близких к константе разрушения, на протяжении всего испытания.
8.8 Расположение источника разрушения
Расположение источника разрушения (см. [4] приложения Б) следует определять по осколкам. Положение источника разрушения "внутри или снаружи контактного круга нагрузочного кольца" следует определить для каждого образца.
Примечание - После разрушения дальнейшие измерения толщины для целей контроля могут проводиться на осколках из центра образца, ограниченных контактным кругом нагрузочного кольца, желательно настолько близко к центру разрушения, насколько это возможно.
8.9 Оценка остаточных напряжений
Если считается, что образцы не содержат внутренних напряжений (т.е. образцы являются образцами из отожженного стекла), это условие следует проверить оптическим способом определения напряжений, в случае прозрачных стекол, на образцах или подходящих осколках. Не имеющие напряжений стекла, помещенные между поперечно поляризованными фильтрами, не должны показать каких-либо значимых отклонений от прозрачности при просмотре сквозь поперечное сечение по длине оптического пути 5 мм.
9 Оценка
9.1 Ограничения оценки
Для задач оценки следует рассматривать только те образцы, в которых источник разрушения находится в пределах области, определенной нагрузочным кольцом.
9.2 Вычисление предела прочности при изгибе
10 Протокол испытаний
Согласно данному стандарту протокол испытаний должен содержать следующую информацию:
а) тип и название стекла;
б) предварительная обработка и подготовка поверхности испытуемого образца, включая последовательность стадий обработки. В случае использования образцов с одной узорчатой поверхностью на поверхности, помещаемой под напряжение растяжения (плоская или рельефная сторона), следует сделать отметку;
в) внутреннее напряжение в образце (отожженное или предварительно напряженное стекло) включая характер и, если возможно, степень предварительного напряжения;
г) количество образцов;
д) для каждого образца:
3) время до разрушения в секундах, округленное до 1 с.
Не следует усреднять полученные результаты.
е) количество образцов, не разрушенных в соответствии с 9.1;
ж) любое отклонение от данного стандарта, которое может повлиять на результат.
Приложение А
(информативное)
Если давление газа в пределах нагрузочного кольца применяется в соответствии с подходящим нагрузочным нормативом (принимая во внимание геометрию пластины и кольца), процедура испытания соответствует традиционным испытаниям на изгиб, где сила, вызывающая разрушение, достаточна для определения напряжения разрушения. При проектировании системы контроля давления газа (давление газа зависит от прикладываемого поршневого усилия) основной задачей является разработка устройства, которое будет несложно применять несмотря на различные характеристики нагрузки.
Если рассматривается обычный график номинального давления газа от поршневого усилия (см. рисунок А.1), очевидно, что кривая ведет себя почти линейно в средней и верхней части и может быть аппроксимирована прямой без серьезной ошибки. Наклон прямой и смещение точки нуля могут быть установлены с помощью простых электрических приборов, тогда как копирование нелинейной функции более сложно и затратно. Чем проще рассматриваемая операция, тем больше линейная аппроксимация функции приносит преимуществ для управления системой. Линеаризованная характеристика нагрузки, полученная таким образом, тем не менее, не приводит к оптимизированному распределению напряжения в нижней части кривой графика, где отклонение от характеристики номинальной нагрузки быстро возрастает. Поскольку напряжения, создаваемые в этой области кривой, не достигают значений, критических для начала разрушения образца, этот недостаток незначителен.
Рисунок А.1 - Обычный график зависимости силы от давления
Рисунок А.2 - Схема системы контроля
1 - приложение поршневого усилия; 2 - нагрузочный элемент; 3 - регистрирующий манометр; 4 - измерительный усилитель (давления); 5 - координатный (X-Y) самописец или ячейки памяти; 6 - измерительный усилитель (усилия); 7 - преобразователь усилие-ток или управляемый микропроцессором регулятор давления газа; 8 - быстроразъемный соединитель; 9 - фильтр-редуктор; 10 - редуктор; 11 - память для давления газа; 12 - передатчик ток-давление с преобразователем давления; 13 - система измерения и контроля
Теоретически любой газ может быть выбран в качестве среды. По причинам безопасности и дороговизны, тем не менее, можно рекомендовать к использованию сжатый воздух.
Приложение Б
(информативное)
Библиография
|
|
[1] | Schmitt, R. W.: Die Doppelringmethode mit Gasdruck als zur Bes-timmung der Bruchspannungen von ebenen Glasplatten kleiner Dicke. (The double ring method with super-imposed gas pressure as a testing procedure for determining the stress at break of large-sized flat sheets of glass of a small thickness.) Diplomarbeit am Institut fur Maschinenelemente und Maschinengestaltung (Thesis at the Institute for Machinery Components and Machine Design), Leiter: Professor Dr. H. Peeken, RWTH Aachen, 1982 |
[2] | Schmitt, R. W.: Entwicklung eines zur Ermittlung der Biegefestigkeit von Glas und Aspekte der statistischen Behandlung der gewonnenen Messwerte. (Development of a testing procedure for the determination of the bending strength of glass and some aspects of the statistical evaluation of test results.) Diss. RWTH Aachen, 1987 |
[3] | Blank, K.; Schmitt, R. W.; Troeder, Chr.: Ein modifiziertes Doppelringverfahren zur Bestim-mung der Biegezugfestigkeit grossformatiger Glasplatten. (A modified coaxial-ring-bending method for testing the bending strength of large glass plates.)
Glastechn. Ber. 56K (1983), volume 1, pp.414-419 (Vortrag auf dem 13 Internationalen Glas-Kongress, Hamburg 1983) |
[4] | Kerkhof, F.: Bruchvorgange in . (Fracture Processes in Glass.) Deutsche Glastechnische Gesellschaft, Frankfurt/Main 1970, p.209 ff |