2. Применяемая установка и приборы

Экспериментальная установка состоит из балки, винтового нагружающего устройства, динамометра и прогибомера (рис. 1).

Рис. 1. Схема экспериментальной установки:

1 – балка, 2 – динамометр, 3 – винтовое нагружающее устройство,

4 – прогибомер

Балка 1, расположенная на ножевых опорах, нагружается в центральной части в двух точках с помощью динамометра 2 и винтового нагружающего устройства 3. Сила нагружения устанавливается с помощью прогибомера 4 (обычно это индикатор часового типа), связанного с упругим элементом динамометра 2.

Для измерения деформаций по высоте балки 1 в ее центральном поперечном сечении (сечение I – I на рис. 1) в пяти точках на разных расстояниях от оси наклеены пять тензорезисторов (рис. 2), подключенных к измерителю деформации (ИД).

Рис.2. Схема расположения тензорезисторов в сечении I – I балки

3.Теоретический расчет

Размеры балки и геометрические характеристики ее поперечного сечения: L=600 мм; H=60 мм; t=5 мм; S =7 мм; B = 30 мм.

Материал стержня: алюминиевый сплав

Модуль продольной упругости: Е = 0,7 10⁵ МПа

Рис. 3. Расчетная схема нагружения балки

Изгибающий момент в сечении I – I балки

(Н•мм) (F=700 Н)

Расчет напряжений в точках сечения производится по формуле

.

Осевой момент инерции поперечного сечения стержня

№ точки замера	1	2	3	4	5
Координата точки y, мм	|30|	|15|	0	|15|	|30|
Напряжение , МПа

4. Порядок выполнения работы.

• Нагружать балку вращением штурвала винта нагружающего устройства 3 последовательно силой 700 Н, 1400 Н, 2100 Н. Т. е. нагрузку увеличивать равными ступенями. Для каждой ступени ∆F=700 Н. Изгибающую силу устанавливать по показаниям прогибомера 4, прикрепленного к упругому элементу динамометра 2. Цена единицы дискретности упругого элемента динамометра 2 (тарировочный коэффициент при определении силы нагружения)=26 Н/дел.

• Фиксировать показания ИД для каждого тензорезистора на каждом уровне силы. Цена деления измерителя деформации (тарировочный коэффициент при определении деформации в точках поперечного сечения балки)

  • = 1/дел.

• Для каждой ступени нагружения ∆F=700 Н определить разность показаний ИД ∆n_i, и их средние значения ∆n_{i ср}.

• Определить приращение деформаций в каждой точке сечения I – I балки, соответствующие приращению силы по формуле:_ср

• Рассчитать напряжения в каждой точке сечения I – I балки по формуле:

• Сравнить экспериментальные данные с результатами теоретических расчетов.

5. Результаты эксперимента

Нагрузка F, Н				0		700			1400			2100
Номер тензорезисторов	1	n1
		∆n1
	2	n2
		∆n2
	3	n3
		∆n3
	4	n4
		∆n4
	5	n5
		∆n5

№ точки	∆ni ср		, МПа
1
2
3
4
5

6. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов

Параметр	, МПа
Теория
Эксперимент
Погрешность (%)

Рис. 1. Эпюра нормальных напряжений

Лабораторная работа № 3