МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского»

Академия строительства и архитектуры

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра строительных конструкций

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ

по дисциплине

«Металлические конструкции»

для студентов направления подготовки

08.03.01 Строительство

Симферополь 2015г.

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания подготовлены для студентов дневной формы обучения по специальности для специальности 7.092100 «Промышленное и гражданское строительство» дневной формы обучения.

Методические указания предназначены для подготовки и выполнения лабораторных работ по дисциплине «Строительные конструкции». Указания содержат основные теоретические предпосылки и программы выполнения следующих лабораторных работ: ЛР№1 «Влияние концентраторов на напряженно-деформированное состояние образца», ЛР№2 «Испытание сварного соединения внахлестку», ЛР№3 «Испытания односрезного болтового соединения». Выполнение данных лабораторных работ позволяет студентам практически изучить работу материала и основных соединений металлических конструкций.

Методические указания подготовлены в соответствии со СНиП II-23-81*. «Стальные конструкции. Нормы проектирования».

Лабораторная работа №1 Тема: Влияние концентраторов на напряженно-деформированное состояние образца.

Цель: Определение несущей способности теоретическим и экспериментальным методами, анализ картины разрушение образцов с наличием и отсутствием концентратора напряжений.

Оборудование, инструменты и материалы:

1. Разрывная машина РГ-20;

2. Штангельциркуль для измерения;

3. Линейка для измерения;

4. .Образец для испытаний без концентратора напряжений;

5. Образец для испытаний с концентратором напряжений.

1. Теоретические предпосылки.

В местах искажения сечения, в частности у отверстий, надрезов, утолщений происходит искривление линий силового потока, его сгущение около препятствий, что приводит к повышению напряжений в этих местах.

Отношение максимального напряжения в местах концентрации к номинальному, равному распределенному по ослабленному сечению, называется коэффициентом концентрации. Коэффициент концентрации зависит от радиуса кривизны надреза. Чем меньше радиус кривизны надреза, тем выше коэффициент концентрации. Так для круглых отверстий и полукруглых выточек коэффициент концентрации имеет значение 2...3. У элептических отверстий, расположенных поперек силового потока, коэффициент концентрации достигает 4...5 и т.д.

Напряженное состояние образца при наличии концентрации напряжений очень сложное, однако, условно можно выделить две зоны: зону с резким изменением напряжения, расположенную у концентратора; и зону, в которой напряжения почти не меняются, расположенную дальше от концентратора.

Развитие пластических деформаций и разрушение при равномерном распределении напряжений происходит под воздействием касательных напряжений, наибольшие значения которых возникают на плоскостях, наклонных под углом 45º к действующей силе. При резком перепаде напряжений в зоне около концентратора, общие сдвиговые деформации происходить не могут из-за задержки соседними, менее напряженными участками, поэтому в этих областях металл разрушается путем отрыва по плоскостям, нормальным к действующей силе.

Характерно, что соответствующий рентгенографический анализ указывает на наличие при отрыве на этих плоскостях участков с явно выраженным пластическим течением металла. Поэтому такой отрыв можно назвать техническим, а отвечающая ему прочность много ниже прочности монокристалла на отрыв, но выше, чем прочность при сдвиге.

При сдвиге в упругопластической стадии развиваются большие деформации. При техническом отрыве пластические деформации малы. Металл в этом месте ведет себя как более жесткий, а сопротивление внешним воздействиям повышается. Такое поведение металла ведет к образованию трещин у концентратора и разрушению образца.

При статических нагрузках и нормальной температуре концентрация существенного влияния на снижение несущей способности не оказывает. Наоборот, несколько повышается разрушающая нагрузка из-за перехода работы образца из одноосного в объемное напряженное состояние. Поэтому при расчетах элементов металлических конструкций при статических нагрузках влияние на прочность концентраторов не учитывается.

При понижении температуры, или при приложении динамических нагрузок концентрация существенно снижает несущую способность образцов.