Журнал лабораторных работ
.pdf
Лабораторная работа № 7
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (ПРОГИБОВ) ПРИ ИЗГИБЕ
Схема расположения прогибомеров и упругая линия балки:
1 – положение балки до
приложения нагрузки,
2 – положение балки
после приложения
нагрузки и осадки опор
1.Геометрические характеристики балки приведены в лабораторной работе №6
2.Цена деления прогибомера – 0,1 мм.
3.Прогиб балки в середине пролета:
ymax fэксп с а в ______________________мм 2
F l3
fтеор 48EJx _____________________________мм
4.Расхождение между экспериментальным и расчетным значением прогиба балки в середине пролета:
|
|
fэксп |
fтеор |
|
100% _____________________ |
|
||
|
|
fтеор |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузка, [H] |
|
|
|
|
Показания прогибомеров |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
П1 |
|
|
П2 |
|
П3 |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перемещения, мм |
|
a = |
|
|
c = |
|
b = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
Лабораторная работа № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ И ЗНАЧЕНИЙ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
1.Измерение деформаций на поверхности пластины из оргстекла осуществляется проволочными тензорезисторами с базой 5 мм.
1 – выводные проводники,
2 – основа,
3 – чувствительный элемент.
2.Для определения направлений и величин главных деформаций используется прямоугольная розетка тензорезисторов.
1
0 |
45 |
90
2
Угол между направлением максимальной главной деформации ε1
идеформацией ε0:
1 arctg 0 90 2 45 ______________________________________________
2 0 90
Значения главных деформаций:
1 |
|
|
0 |
90 |
|
0 90 |
________________________________________________ |
|||
|
|
2 |
|
cos2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
0 90 |
|
|
0 90 |
|
_________________________________________________ |
|||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
cos2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Направление |
Отсчeты по тензорезисторам |
Приращения |
Относительная |
||
тензорезисторов, |
F = 0 |
F = , [Н] |
деформация |
||
град |
|
|
εi = Δ·C |
||
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
ε0 = |
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
ε45 |
= |
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
ε90 |
= |
|
|
|
|
|
|
– разность отсчетов по прибору,
С– цена деления прибора СИИТ-3, C = 2·10-6,
После вычисления главных деформаций определяются главные напряжения по закону Гука для случая плоского напряженного состояния:
E
1 1 2 1 2 _____________________________________________МПа
E
2 1 2 2 1 _____________________________________________МПа
Модуль продольной упругости оргстекла E = 3·103 МПа.
Коэффициент Пуассона µ = 0,36.
13
Лабораторная работа № 9
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА НАПРЯЖЕНИЙ В НЕРАЗРЕЗНОЙ БАЛКЕ
Испытания проводятся на модели двухпролетной неразрезной балки из оргстекла.
E = 3·103 МПа, h = 10 мм, b = 20 мм, l = 0,5 м.
Механические тензометры ТР-1 установлены в сечениях A, B и I.
База тензометра Б = 20 мм.
Цена деления тензометра при базе 20 мм C = 5·10-5 1/мм.
|
Показания |
|
|
Нормальные |
|
|
|
||
|
тензометров при |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
напряжения |
|
эксп |
|
|||
|
нагрузке |
Разность |
Относительные |
|
|
||||
Сечение |
|
F = |
показаний |
деформации |
из опыта |
расчетные |
|
расч |
|
|
F = 0 |
i |
εi=ΔiC |
σэксп |
|
|
|
||
|
[Н] |
|
|
[МПа] |
σрасч [МПа] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетные значения нормальных напряжений определяются с помощью
уравнения 3-х моментов:
|
ω a |
|
ω |
|
b |
2 |
|
|
|
1 1 |
|
2 |
|
|
|
||
l |
|
|
|
|||||
M0 l1 2M1 l1 l2 M2 l2 6 |
l |
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
=________________________________________________________________Н·м2
14
В данном примере: M0 M2 0, |
1 |
|
MA0l1 |
_______________Н·м2, |
|
||||
|
|
2 |
|
|
2 0
1
A MA _______________МПа
WX
1 M1 ________________МПа
WX
B MB _______________МПа
WX
WX bh62 _______________м3
15
Лабораторная работа № 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАЕВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ПОЛОЖЕНИЕ НЕЙТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПРИ ВНЕЦЕНТРЕННОМ ДЕЙСТВИИ ПРОДОЛЬНОЙ СИЛЫ
1. Испытания проводятся на машине
________________
2. Деформации измеряются тензорезисторами с базой 5 мм.
3. Материал образца – сталь, E = 2,1·105 МПа
4. Размеры образца
b = 5·10-2 м; h = 5·10-2 м; H = 20·10-2 м,
X, Y – главные центральные оси,
XF, YF – координаты точки приложения силы,
XF = 0,
h
YF 2 y _______________м ,
y = 1·10-2 м,
Т1, Т2 – тензорезисторы.
5.Цена деления прибора ЦТМ 5: С = 5·10-6
6.Внутренние силовые факторы:
MX = - F·yF =___________________кН·м;
NZ = - F =______________________кН
7. Геометрические характеристики поперечного сечения:
- площадь поперечного сечения: A = b·h =______________м2
- осевые моменты инерции:
JX |
|
bh3 |
|
JY |
hb3 |
|
|
|
______________м4 ; |
|
______________м4 |
||
|
12 |
|||||
|
12 |
|
|
|
||
16
8. Положение нейтральной линии:
X0 |
|
Jy |
___________________________ |
||
|
A xF |
||||
|
|
|
|||
Y0 |
|
JX |
|
___________________________ |
|
A yF |
|||||
|
|
||||
X0, Y0 – отрезки, отсекаемые нейтральной линией
(на главных центральных осях) 9. Расчетные значения краевых напряжений:
A NZ MX yA ____________________________________________МПа,
A JX
B NZ MX yB _____________________________________________МПа,
A JX
где |
yA = 2,5·10-2 м; |
|
|
yB = – 2,5·10-2 м |
|
|
||||
10.Экспериментальные значения краевых напряжений |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
№ |
|
Показания приборов |
|
Разность |
|
Относительная |
Нормальные |
|||
|
|
|
|
|
|
деформация |
напряжения |
|||
тензорезистора |
F = 0 |
F = |
,[кH] |
показаний |
i |
|||||
εi=Δi·C |
σi=E·εi, МПа |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
т.А Т1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т.В |
Т2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.Эпюры нормальных напряжений
эксп |
В |
расч |
А |
17
Лабораторная работа № 11
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЯМОГО СЖАТОГО СТЕРЖНЯ
1.Испытания проводятся на установке, позволяющей изменять условия закрепления концов стержня.
2.Загружение осуществляется грузом с помощью рычага Fоп = 5 F0.
3.Размеры стержня: h =__________мм, b =__________мм, l =__________мм,
материал – сталь.
4.Испытания проводятся для трех условий закрепления стержня.
Схема закреплений:
а) оба конца шарнирно закреплены (µ = 1),
б) один конец закреплен шарнирно, другой – жестко (µ = 0,7),
в) оба конца жестко закреплены (µ = 0,5)
Характер изогнутой оси нанесен пунктиром на схеме.
5.Определяется значение критической силы для каждого условия закрепления концов стержня по формуле Эйлера:
Fкр |
2EJ |
min |
, |
|
2 |
||
|
l |
||
где: E= 2,1·105 МПа – модуль упругости;
µ - коэффициент приведения длины стержня, зависящий от условий
закрепления.
18
Минимальный момент инерции сечений:
Jmin Jy b3h =_____________м4.
12
6. Сравниваются расчетные и экспериментальные значения критической силы.
Критическая сила |
Оба конца шарнирно |
Один конец закреплен |
Оба конца жестко |
|||
|
|
|
|
закреплены µ = 1 |
ширнирно, другой – |
закреплены µ = 0,5 |
|
|
|
|
|
жестко µ = 0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное значение |
|
|
|
|||
Fрасч ,[Н] |
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментальное |
|
|
|
|||
значение Fэксп ,[Н] |
|
|
|
|||
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ошибка |
|
|
|
|
|
|
|
F расч Fэксп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
кр |
кр |
100% |
|
|
|
|
F расч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Опытное значение Fкрэксп определяют при условии, что стержень
начинает изгибаться, и рост нагрузки прекращается.
19
Лабораторная работа № 12
ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛА НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ НАПРЯЖЕНИЯХ, ПЕРЕМЕННЫХ ВО ВРЕМЕНИ
1. Испытание проводится на испытательной машине-пульсаторе.
2. Размеры образца
d =________мм, |
l =5d=________мм, |
d2
A 4 ______________________мм2
3. Максимальное значение
Fmax =___________
4. Минимальное значение Fmin =___________
Характеристики ассиметричного цикла
Предельные напряжения цикла
20