Опыт №2. Исследование напряженно-деформированного состояния тонкостенного вала при кручении

1. Цель опыта

1. Ознакомиться с методикой экспериментального исследования напряженного и деформированного состояния вала при кручении методом электротензометрии.

2. Определить главные напряжения и положения главных площадок при кручении.

3. Определить величину и направление наибольших касательных напряжений.

4. Определить величины крутящего и изгибающего моментов, действующих на вал, по данным тензометрии.

2. Схема установки

Установка состоит из основания 1, на котором жестко с одного конца закреплен вал 2. Второй конец вала опирается на опору 3. Нагружение вала осуществляется с помощью рычага 4 и винтового устройства 5.При расположении опоры 3 под рычагом 4 вал нагружается только крутящим моментом.Возникающие при нагружении деформации на наружной поверхности вала измеряют с помощью розетки тензорезисторов 6 и регистрирующего тензоприбора.

3. Схема размещения тензорезисторов и схема напряжённого состояния.

4. Исходные данные

Кg=2ˑ10^-6– цена единицы дискретности прибора; наружный диаметр вала D = 0,087 м; внутренний диаметр валаd= 0,079 м; модуль ЮнгаE=210⁵МПа;

модуль сдвига G= 0,810⁵МПа; коэффициент Пуассона.

5. Результаты измерений

№ измерения	Показания измерителя деформации для 3 тензорезисторов
		nІ	∆nІ	nІІ	∆nІІ	nІІІ	∆nІІІ
1	начальное
	конечное
2	начальное
	конечное
3	начальное
	конечное
∆εj=∆njср Кg		εІ=		εІІ=		εІІІ=

6. Расчётные формулы

Величина и направление главных деформаций:

Главные напряжения:

Нормальные и касательные напряжения в поперечном сечении:

Величина и направление наибольших касательных напряжений:

Изгибающий и крутящий моменты в поперечном сечении:

где.

7. Результаты расчётов

8. Схема напряжённого состояния

8. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Опыт №3. Определение модуля упругости при сдвиге

1. Цель опыта

1. Ознакомление с методикой определения модуля упругости при сдвиге.

2. Определение модуля сдвига материала вала.

2. Схема установки

Установка состоит из основания 1, на котором жестко по консольной схеме закреплен вал 2. На свободном конце вала расположен рычаг 3, который вместе с кронштейном 4 служит для нагружения вала гирями 5. Возникающие при нагружении деформации на наружной поверхности вала измеряют с помощью розетки тензорезисторов 6 и регистрирующего прибора.

3. Схема измерений

4. Исходные данные

Наружный диаметр вала D= 0,056 м; внутренний диаметр валаd= 0,05 м;

расстояние до индикатора Н = 0,2 м; расстояние до линии действия силы L= 0,3 м; длина валаl= 0,5 м; приращение силыP= 20H; материал вала ­– алюминий (G= 2,810⁴МПа).

5. Расчётные формулы

Т = Р2L,,,tg=h/H,.

6. Результаты

P, Н	h, мм	h, мм	hср.,мм	, рад	, МПа
0	0	-
20
40
60

7. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Лабораторная работа №3

Экспериментальное определение нормальных

и касательных напряжений при изгибе

1. Цель опыта

1. Ознакомление с тензометрическим методом определения напряжений с использованием тензорезисторов.

2. Экспериментальное изучение распределения по сечению балки нормальных и касательных напряжений в области упругих деформаций.

2. Схема нагружения балки

3. Таблица наблюдений

F, кН	Показания прибора a
	1	2	3	4	5	6	7	8
10
30
50
F, кН	Приращения показаний прибора ∆a
20

4. Расчётные формулы

, где;, гдеМПа;

, гдеМПа.

5. Таблица результатов эксперимента

F, кН	Нормальные напряжения , МПа					Касательные напряжения , МПа
	1	2	3	4	5	6	7	8
20

6. Эпюры нормальных и касательных напряжений (F=20 кH)

7. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Лабораторная работа №4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОГИБОВ БАЛКИ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ

1. Цель работы

1. Ознакомиться с характером изгиба консольной балки при косом изгибе.

2. Исследовать зависимость величины и направления прогиба балки от угла между плоскостью действия изгибающего момента и одной из главных осей поперечного сечения.

2. Схема установки, схема углов и перемещений

1 – балка прямоугольного сечения, 2 – винт, 3 – диск со шкалой. 4 – стрелка,5 – ось, 6 – шарикоподшипник, 7 – оправка, 8 – крючок для подвешивания груза, 9 и 10 –индикаторы часового типа.

3. Исходные данные

Ширина балки b= 6 мм; высота балкиh= 18 мм; длина балкиl= 340 мм;

P= 9,8 Н;E= 2,110⁵МПа.

4. Расчётные формулы

;;,

5. Результаты измерений и расчета

, 0	, мм	, мм	, мм		, мм	, мм	, мм
0
15
30
45
60
75
90

6. Графики зависимостей,,,,,,, от угла

,,,	,,,

8. Выводы _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________