Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Планирование и организация эксперимента

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

для студентов направления подготовки

200503 «Стандартизация и метрология»

Воронеж – 2015

УДК 658.516(07)

Составители: Т.Ф. Ткаченко, А.В. Крылова

Планирование и организация эксперимента: метод. указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Планирование и организация эксперимента» для студ. направления подготовки 200503 «Стандартизация и метрология» / Воронежский ГАСУ; сост.: Т.Ф. Ткаченко, А.В. Крылова. – Воронеж, 2015. – 20 с.

Приведена последовательность выполнения лабораторных работ по основным разделам курса «Планирование и организация эксперимента». Указаны цель работы, приведены соответствующие теоретические положения, описание применяемых приборов и оборудования, порядок проведения экспериментальных исследований, способы обработки результатов.

Предназначены для студентов 3-го курса направления 200503 «Стандартизация и метрология» очной формы обучения.

Ил. 2. Табл. 4. Библиогр. назв.: 9.

УДК 658.516(07)

Печатается по решению учебно-методического совета

Воронежского ГАСУ

Рецензент - С.Н. Золотухин, к.т.н., профессор кафедры строительных

конструкций, оснований и фундаментов им. Ю.М. Борисова

Воронежского ГАСУ

В В Е Д Е Н И Е

Методические указания подготовлены в соответствии с учебным планом по направлению подготовки бакалавра техники и технологии 200503 «Стандартизация и метрология» и предназначены для студентов 3-го курса, изучающих дисциплину «Планирование и организация эксперимента».

Лабораторные работы направлены на закрепление полученных знаний в области планирования однофакторных экстремальных экспериментов и решения оптимизационных технологических задач при изучении состава и свойств строительных материалов и изделий, в том числе с различного рода добавками-модификаторами.

При выполнении лабораторных работ студент должен изучить и освоить методики:

- оценки прочностных свойств строительных материалов;

- статистической обработки результатов испытаний;

- дисперсионного анализа результатов эксперимента;

- планирования активного однофакторного эксперимента по методу Кифера-Джонсона.

Учитывая определенную сложность решаемых задач, перед выполнением лабораторных работ необходимо изучить лекционный материал в соответствии с предлагаемым перечнем контрольных вопросов, а также ознакомиться с теоретическими сведениями, представленными в краткой форме в составе методических указаний к каждой лабораторной работе.

По выполненным работам составляется отчет, в котором должны содержаться сведения о целях и задачах лабораторной работы, методике ее выполнения, представляются результаты работы. В заключении необходимо изложить выводы по работе.

Цикл лабораторных работ рассчитан на один семестр (5-ый) и 18 часов аудиторных занятий.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Изучение методики оценки прочностных свойств

строительных материалов

1. Цель работы

1.1. Изучить и освоить методику проведения испытаний образцов строительных материалов (цементный, гипсовый камень); оценить прочностные показатели материалов.

1.2. Выполнить статистическую обработку результатов испытаний.

1. Краткие теоретические сведения

Качество строительных материалов, изделий и конструкций определяется их свойствами, среди которых важнейшим является прочность - способность материала сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих под действием внешних сил: сжатия, растяжения, изгиба. Прочность зависит от многих факторов: природы и состояния материала, влажности, скорости приложения нагрузки, температуры среды и т.д.

Предел прочности на растяжение при изгибе (R_изг, МПа) определяют на образцах-призмах размером 4040160 мм с помощью гидравлического пресса.

С хема испытания образца-призмы на растяжение при изгибе представлена на рис. 1.1.

Расчет предела прочности на растяжение при изгибе (R_изг, МПа) производят по формуле

, (1.1)

где l – расстояние между опорами - база испытаний (l = 0,1 м);

b и h – ширина и высота образца в поперечном сечении, м.

Для большинства строительных материалов величина прочности при сжатии значительно превышает прочность на растяжение при изгибе.

Образующиеся после испытания половинки образцов испытывают на осевое сжатие по схеме, представленной на рис. 1.2.

Предел прочности на осевое сжатие (R_сж, МПа) вычисляют как частное от деления разрушающей нагрузки Р_разр(Н) на площадь поперечного сечения S (м²) образца:

. (1.2)

Полученные значения пределов прочности зависит от формы и размеров испытываемых образцов. При расчете строительных конструкций используется показатель прочности так называемого стандартного образца. Если результаты прямого испытания получены на образцах других размеров, то следует ввести поправочный (масштабный) коэффициент. Например, в соответствии с государственным стандартом при испытании тяжелого бетона на прочность при осевом сжатии базовым образцом является куб с размером ребра 150150 150мм. Для него масштабный коэффициент равен единице. При длине ребра куба, равной 70, 100, 200 и 300 мм предел прочности при осевом сжатии рассчитывают, умножая полученное значение на масштабный коэффициент равный 0,85; 0,95; 1,05; 1,10, соответственно.