3. Оборудование, материалы и инструмент

В комплект оборудования входят:

• Лабораторная установка М4.

• Гибкий стержень – 2 шт.

• Приспособление – 1 шт.

• Грузы – 10 шт.

Установка М4 включает следующие элементы:

• силовую раму с основанием (11), элементами горизонтирования (12), клеммовыми соединениями (9) и двумя неподвижными поперечными планками (6), (7);

• нагрузочное устройство с набором съёмных грузов (3), подвижным штоком (4) и направляющей втулкой (5);

• измерительную систему с указателем, струной (2) и металлической линейкой (8);

• два гибких стержня (1) и элементы крепления в виде шарнирных соединений (10).

4. Подготовка установки к работе

1. Произвести внешний осмотр установки и убедиться в целостности её составных частей.

2. Зафиксировать положение установки на поверхности опорного стола.

3. Закрепить нагрузочное устройство, струну и шарнирные соединения при помощи крепёжных винтов.

4. Используя элементы горизонтирования, отрегулировать положение установки так, чтобы струна заняла вертикальное положение.

5. Вынуть стержни из приспособления и вставить их в гнёзда шарнирных соединений, соблюдая симметрию относительно натянутой струны.

5. Порядок выполнения работы

1. Прочитать краткие теоретические сведения о поведении гибкого стержня с начальной погибью при сжатии.

2. Ознакомиться с устройством установки М4.

3. По шкале линейки замерить стрелу начального погиба f₀ каждого стержня (расстояния от оси струны до оси стержня в сечении с координатой x  l/2).

4. Осуществить сжатие стержней при помощи съёмных грузов. Нагруз-ку прикладывать ступенями с переменным шагом 4Н, 2Н, 1Н и 0,5Н, учитывать вес штока, равный 2Н. Один из режимов нагружения указан в таблице.

5. Съёмные грузы устанавливать и снимать плавно без ударов и рывков, вырезы соседних грузов располагать друг относительно друга под углом не менее 90⁰.

6. На каждой ступени нагружения выполнить отсчёт по шкале прогибов f ⁽¹⁾ и f ⁽²⁾. Данные занести в таблицу наблюдений.

2F, Н	F/Fкр	f (1), мм	f (2), мм
0 4 8 10 12 14 15 16 17

7. Зафиксировать величину прикладываемой силы, при которой прогибы стержней стремятся к . Для определения экспериментальной критической силы одного стержня зафиксированное значение силы разделить пополам.

8. По окончании опыта стержни снять; хранить в заневоленном состоянии, используя специальное приспособление.

9. Вычислить безразмерные значения нагрузки F/F_кр. Результаты вычислений занести в таблицу.

10. На основании опытных данных построить диаграмму "нагрузка–прогиб". Результаты эксперимента отобразить точками.

11. При помощи штангенциркуля и линейки измерить размеры стержней: длину l = мм, ширину и высоту поперечного сечения b = мм и h = мм. Вычислить осевой момент инерции I_min = bh³/12 и критическую силу F_кр, используя формулу (1). Принять  =1. Материал стержней – органическое стекло с модулем упругости Е ≈ 2,8 ГПа.

12. Результаты эксперимента сопоставить с теоретическим значением критической силы. Допускаемое отклонение экспериментального значения F_кр от её теоретического значения  10 %.

13. На основании формулы (5) рассчитать и построить теоретическую зависимость f (F/F_кр). Результаты расчёта на диаграмме отобразить сплошной линией.

F/Fкр 1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
						f, 10 мм

0

4

3

2

1

При сопоставлении и оценке результатов следует иметь в виду, что поведение прямого гибкого стержня при сжатии обладает высокой чувствительностью к начальным несовершенствам. Малые отклонения параметров системы от номиналов способны существенно изменить результат. Поэтому в реальных условиях диаграмма "нагрузка–прогиб", снятая экспериментально, может отличаться от расчётной кривой.