1670
.pdf
3.2. Конструкция опытной балки и характеристика испытательной установки
Объектом испытания является стальная балка двутаврового прокатного профиля (рис.1). С помощью торцовых ребер балки опирается на стенд. Нагрузка создается гидравлическим домкратом ДГ-25 и прикладывается к верхней полке в двух точках посредством траверсы и тяг. Стенка балки в местах пр ложен я нагрузки снабжена ребрами жесткости. Ось домкрата равноудалена от опор балки, нагрузка прикладывается симметрично.
Велич ну |
спытательной нагрузки контролируют по показаниям |
образцового манометра тарирововочной таблице. |
|
СДля змерен я ф ровых деформаций в контрольных точках балки |
|
используют электротензометрический комплекс. Прогиб балки посередине |
|
измеряют |
нд катором ИЧ-10 с ценой деления 0,01мм. Индикатор уста- |
новлен на подвесной с стеме, которая шарнирно крепится к опорным реб- |
|
прирам балки на уровне нейтральной оси, благодаря чему отпадает необходимость змерен проги а вносить поправку на осадку опор.
3.3. Вы ор расчетных сечений и контрольных точек |
|
На рисб.2 показана расчетная схема балки, эпюры изгибающих момен- |
|
тов и поперечных сил. По характеру эпюр видно, что в среднем отсеке |
|
балки, между сосредоточенными силами, имеет место чистый изгиб под |
|
действием изгибающего момента |
а в крайних отсеках - поперечный |
изгиб под действием изгибающего момента, изменяющегося в пределах от |
|
0 до Мтах при постояннойАпоперечной силе, равной (Зтах. |
|
Конструктивный расчет по предельным состояниям производят, как |
|
правило, в таких поперечных сеченияхДи расчетных точках, где возникают
наибольшие нормальные, касательные и главные напряжения. И
21
Си б А Д И
22
В исследуемой балке наибольшие нормальные напряжения будут там, где т.е. в крайних волокнах полок двутавра в пределах среднего
отсека:
Наибольшие касательные напряжения, как известно из курса сопро-
Стивления материалов, действуют на уровне нейтрального слоя в сечении, где
О=()тах- В исследуемой балке это имеет место в приопорных отсеках в любой точке, расположенной на оси балки. Величина их равна
|
|
|
(2) |
|
|
|
|
|
где |
никают |
|
|
- геометрические параметры балки, приведенные на рис.3. |
||
|
|
На больш е |
главные напряжения в стенках двутавровых балок воз- |
|
|
в местах сопряжения ее с полками, т.е. в крайних нижних и верхних |
|
|
точках. В сочетан |
с главными сжимающими напряжениями, действующими |
|
на уровне нейтральной слоя, они могут стать причиной потери устойчивости |
||
|
более |
|
тонкой стенки. |
||
На |
|
вероятным местом потери устойчивости стенки является се- |
редина пр |
опорных отсеков, т.е. сечение х = 0,5а. Согласно рис.2, в этом |
|
сечен М=0,5Мтах .
Главные напряжения определим в трех точках стенки: на уровне оси балки, в крайней нижней и крайней верхней точках.
На уровне оси алки в точке О имеет место чистый сдвиг, а следовательно:
|
Д |
(3) |
В крайних нижнейАН\ и верхней В{ точках стенки главные напряжения |
||
вычисляют по формуле |
|
|
|
|
(4) |
|
И |
|
где а и г - нормальные и касательные напряжения в рассматриваемых точках, |
||
вычисляемые по формулам: |
|
|
|
а= а(у) = М-у/1г; |
(5) |
|
т = т(у) = д-5<Г/1г-*ст, |
(6) |
где у = ун] - ордината точки Ни 8г(у°тс ~ 8гп '- статический момент отсе- |
|
|
ченной части поперечного сечения, расположенной ниже Н\ (см. рис.3). |
|
|
По вычисленным значениям необходимо построить теоретические эпюры главных напряжений, а затем сравнить их с опытными.
23
3.4. Вычисление прогиба
При поперечном изгибе коротких тонкостенных балок прогиб следует вычислять по формуле
где /м - составляющая прогиба, вызванная только чистым изгибом при нагрузке, |
|
приложенной по схеме, показанной на рис.2. |
|
Велич на его выч сляется по формуле |
|
С |
. |
Измерение3.5. Экспербментальноеопределениенапряженийвконтрольныхточках
Главные напряжен я вычисляют через главные деформации, полученные экспериментально. деформаций производят электротен-зометрическим методом. С этой целью в контрольных точках наклеены тензорезисторы,
Всреднем отсеке,Агде имеет место чистый изгиб, главные деформации испытывают все продольные волокна, поэтому в контрольных точках На В тензорезисторы ориентированы вдольДоси балки. Всего в сечении установлено восемь тензодатчиков по четыре в каждой контрольной точке.
Напряжения вычисляют по средним значениям измеренных деформаций:
Всечении х = 0,5 • а, посередине первого отсека, в точке О тензорезисторы ориентированы под углом 45° к оси балки, что совпадаетИс направлением главных деформаций при чистом сдвиге. Величину главных напряжений в этой точке,включенные через коммутатор в электротензометриче-скую цепь.
24
3.6. Методика испытания
К испытанию приступают после проверки работоспособности нагрузочного устройства и измерительных систем.
Начальные рабочие отсчеты по прогибомеру /0 и по шкале АИДа п0, как и в |
||||
предыдущих работах, снимают при начальной нагрузке Р = 500-1000 кгс и |
||||
С |
|
|
||
записывают в рабочую тетрадь (табл.1 и 2). Затем нагрузку увеличивают на АР, |
||||
снова снимают отсчеты по всем приборам, вычисляют приращения отсчетов, |
||||
деформац |
в\ |
прог б балки посередине пролета. Величину Рх - Ро + АР следует |
||
назначать |
сходя |
з мощности используемого домкрата, но с учетом того, чтобы |
||
посередине |
|
|
||
наибольш е напряжен я в балке |
|
|
||
не превышали 0,7 от предела текучести стали |
2400 кгс/см . |
|||
Табл ца 1. Прог |
пролета |
балки |
||
|
б |
|
||
|
|
А |
||
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
И |
25
С |
|
и |
|
б |
|
А |
|
3.7. О ра отка результатов измерений |
|
Теоретические и опытные значения величин главных |
|
Д |
|
напряжений в контрольных точках, а также прогиба балки |
|
посередине пролета вычисляют в рабочих тетрадях, результаты |
|
расчета представляют в табличной форме (см. табл.3). |
|
По результатам испытаний и расчета необходимо сделать выводы. |
|
Определение напряжений |
Таблица 7 |
И |
|
26
|
|
Вопросы для подготовки к защите |
|
1. Какой вид деформаций испытывает балка на каждом участке при |
|
нагружении двумя симметричными сосредоточенными силами? |
||
2. |
Чем обусловлен выбор контрольных точек для определения глав |
|
ных напряжений? |
|
|
3. |
Почему исследователей и расчетчиков интересует величина, в пер |
|
С |
|
|
вую очередь, главных напряжений? Как это связано с их свойством? |
||
4. |
Почему во всех контрольных точках тензодатчики распологают по |
|
парно с мметр чно относительно главной плоскости изгиба балки? |
||
5. |
Почему в точках Н и В все тензодатчики наклеены на крайние во |
|
они |
||
локна |
направлены паралельно оси балки? |
|
6. |
Почему в точке О установлено по два тензодатчика и ориентирова |
|
ны |
под углом ±45° к оси алки? Как называются фибровые деформа |
|
ции, которые они ф кс руют? |
||
7. |
Почему в точке Н] установлены розетки из трех тензодатчиков, а не |
|
опорномуребруалки на уровне оси, а не выше и не ниже? Какой эффект |
||
из двух, как в точке О? |
||
8. |
Какой в д напряженного состояния испытывает стенка балки в точ |
|
ках О |
Н? |
|
9. |
Как деформац и отражают составляющие прогиба балки посере |
|
дине пролета? |
А |
|
|
||
10.С какой целью подвеска с прогибомером шарнирно прикреплена к |
||
этим достигается? |
Д |
|
|
|
|
|
|
Литература |
1. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции // ИПО «Гарант». |
||
|
|
И |
27