Метрология. Методические указания к выполнению лабораторных работ № 4, 5, 6 по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация в строительстве» для с

244

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра металлических конструкций

МЕТРОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ № 4, 5, 6 по курсу

«Метрология, стандартизация и сертификация в строительстве» для студентов очной и очно-заочной форм обучения направления 270800.62 «Строительство»

Составители: Д.В. Козомазов, Д.П. Попоудин

Липецк Липецкий государственный технический университет

2014

УДК 006.92 (07)

К592

Рецензент - канд. техн. наук, доц. Н.В. Капырин

Козомазов Д.В.

К592 МЕТРОЛОГИЯ [Текст]: методические указания к выполнению лабораторных работ № 4, 5, 6 по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация в строительстве» для студентов очной и очно-заочной форм обучения направления 270800.62 «Строительство» / Д.В. Козомазов, Д.П. Попоудин. – Липецк: Издательство Липецкого государственного технического университета, 2014. – 22 с.

Приведены основные положения по выполнению лабораторных работ № 4, 5, 6 по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация в строительстве».

Предназначены для студентов 3 и 4 курса очной и очно-заочной форм обучения направления 270800.62 «Строительство» специальностей «Промышленное и гражданское строительство», «Городское строительство и хозяйство», «Теплогазоснабжение и вентиляция».

© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2014

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Цель работы

Выполняя лабораторную работу, студент должен изучить принцип действия приборов, применяемых при динамических испытаниях, ознакомиться с их конструкцией, возможностями и правилами пользования.

Приборы и оборудование

Для выполнения работы необходимы: виброграф ВР-1, осциллограф Н-

700.

2. Механические приборы

Ручной виброграф ВР-1 (рис. 1) состоит из корпуса с трубкой, внутри которой расположен подвижный стержень 1, упирающийся нижним концом в испытываемую конструкцию, а верхним – в рычажное перо 2. Перо 2

производит запись царапанием воскового слоя бумажной ленты 4, приводимой в движение часовым механизмом 6. Отметчик времени 3, работая от сухой батареи 5, наносит на ленту через определенные интервалы времени черточки

(метки времени).

При испытании прибор удерживается руками и записывает колебания с частотой от 5 до 100 герц, с амплитудой 0,06-6 мм. Колебания могут фиксироваться в натуральную величину или с двух- и шестикратным увеличениями. Погрешность измерений не превышает 8%.

3

Рис. 1. Кинематическая схема вибрографа ВР-1:

1 – подвижный стержень; 2 – рычажное перо; 3 – отметчик времени;

4 – бумажная лента; 5 – сухая батарея; 6 – часовой механизм

3. Электрические приборы

Основными частями осциллографа Н-700 являются вибраторы или шлейфы (рис.2), представляющие собой проволочную петлю 3, натягиваемую пружиной 1. На петле закреплено зеркальце 2. Петля 3 располагается в поле подковообразного магнита 4. Провода 5 соединены с мостом, одним плечом которого является активный датчик. При прохождении через петлю тока,

появляющегося при разбалансе моста, вокруг нее создается магнитное поле,

которое входит во взаимодействие с полем магнита. В результате этого происходит поворот петли вместе с зеркальцем 2, отражающим свет. Угол отклонения луча зависит от силы тока в петле, т.е. сигнала активного датчика.

4

Рис. 2. Вибратор осциллографа:

1 – пружина; 2 – зеркальце; 3 – петля; 4 - подковообразный магнит;

5 – провода, соединенные с датчиком

Осциллограф Н-700 является портативным 14 – канальным прибором,

предназначенным для регистрации динамических процессов частотой от 0 до

800 герц с записью на фотобумаге.

Схема Н-700 представлена на рис. 3.

На этом рисунке сплошной линией показан ход луча от осветителя 1 к

зеркалу гальванометра 4 и через цилиндрическую линзу 5 до светочувствительной ленты.

Штриховой линией показан ход второй части отраженного луча от зеркальца гальванометра 3 до матового экрана 12.

5

Штрихпунктирной линией показан ход луча от второго осветителя 13 через щелевую диафрагму 14 и диски со щелями 15 до светочувствительной ленты.

4. Определение основных параметров динамических процессов

При обработке виброграммы обычно определяется амплитуда и частота колебаний конструкций. Амплитуда определяется по формуле

а = b / (2n),

где b – полный размах колебаний; n – масштаб увеличения записи. Частота собственных колебаний конструкций

f = l / d,

где l – длина записи за 1 секунду; d – длина записи одного колебания. Если отметчик времени фиксирует доли секунды, то длина записи,

соответствующая 1 секунде,

l = c / m,

где с – длина записи на расстоянии между отметками времени; m –

число отметок отметчика времени в 1 секунду.

6

Контрольные вопросы

1.Какие приборы применяются при динамических испытаниях с записью вибропрограммы и без записи?

2.Как работает ручной виброграф ВР-1?

3.С какими параметрами возможна запись динамических процессов при помощи вибрографа ВР-1?

4.Объясните принципиальное устройство вибратора осциллографа.

5.Объясните ход светового луча в осциллографе Н-700.

6.По какой формуле определяется амплитуда колебаний?

7.Как определить частоту собственных колебаний конструкций по имеющейся записи?

8.Для чего требуются значения частоты и амплитуды колебаний?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Цель работы

Приобретение навыков многократных измерений перемещений и деформаций сечений элементов строительных конструкций с применением механических измерительных приборов и с выполнением статической обработки результатов.

Приборы и оборудование

1.Тензометр Гугенбергера с ценой деления 0,001 мм и пределами измерений 0-0,05 мм.

2.Индикатор с ценой деления 0,001 мм и пределами 0-50 мм.

3.Балка стальная консольного типа.

4.Грузы по 4 кг.

5.Штангенциркуль, рулетка.

7

2.Порядок выполнения работы

1.Измерить длину стальной балки, ее сечение и определить места установки приборов.

2.На стальную балку установить приборы в сечениях, где возникнут наибольшие перемещения и деформации волокон (рис. 4).

3.Проверить надежность приборов пробным нагружением.

Рис. 4. Конструкция стальной балки:

1 – тензометр Гугенберга; 2 – индикатор; 3 – балка стальная консольного

типа с сечением двутавровой формы; 4 – грузы

4.Произвести многократное нагружение балки нагрузкой 8 кг, снимая отсчеты по шкале приборов до нагружения и после нагружения одной и той же нагрузкой.

5.Результаты записываются в журнал наблюдений (табл.1).

8

6.Вычислить значения прогибов и деформаций при каждом нагружении.

7.Произвести статическую обработку результатов наблюдений с определением вариации и интервальной оценки с надежностью Р = 0,95.

8.При статической обработке вычислить:

-выборочное среднее значение перемещения, деформации

-среднеквадратичное отклонение

-вариацию

-интервальную оценку

где t – коэффициент, определяемый по таблице Стьюдента в зависимости от количества наблюдений n и надежности (доверительной вероятности) Р=0,95.

3. Техника безопасности.

При работе с измерительными приборами необходимо следить за тем, чтобы не повредить стрелкой тензометра руку, а при нагружении балки не уронить на ногу груз.

4. Оформление отчета.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1.Цель работы.

2.Перечень приборов и оборудования.

3.Порядок выполнения работы.

4.Журнал наблюдений.

5.Результаты статистической обработки данных.

6.Указания по технике безопасности.

9

Контрольные вопросы

1.В каких сечениях стальной балки имеют место наибольшие деформации волокон и перемещений?

2.Какими приборами можно измерить деформации волокон и перемещений сечений?

3.В каком порядке выполняется работа при опытном определении деформаций и перемещений в сечениях изгибаемой балки?

4.Как определить теоретические значения напряжений и перемещений в изгибаемом элементе – балке?

5.Порядок статистической обработки результатов многократных измерений.

А.С. Ястребов. – Москва: Высшая школа, 2001. – 201 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ПОВЕРКА ПОКАЗАНИЙ ОБРАЗЦОВОГО ДИНАМОМЕТРА СИСТЕМЫ ТОКАРЯ

1. Цель работы

При выполнении лабораторной работы студент должен уяснить принцип действия приборов, применяемых при поверке гидравлических прессов,

приобрести необходимые навыки работы с ними, провести поверку образцового динамометра системы Токаря ОС 50 на прессе ИП-2000.

10