Работа № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ

ПРИ ВНЕЦЕНТРЕННОМ РАСТЯЖЕНИИ

Цель работы: экспериментально проверить теоретические формулы для определения напряжений при внецентренном растяжении.

Краткие теоретические сведения

Образец для испытаний

Р астягиваемый образец представляет собой стержень прямоугольного поперечного сечения (рис.32). Сила F приложена к отверстиям. Линия действия этой силы не совпадает с осью рабочей части образца и смещена относительно нее на величину эксцентриситета е.

В поперечных сечениях рабочей части образца кроме продольной растягивающей силы N = F относительно главной центральной оси х возникает изгибающий момент М = Fе. От его действия в точках С и В возникают соответственно максимальные растягивающие и сжимающие изгибные напряжения.

Полные напряжения в этих точках равны

т.С ;

т.В. . (21)

Приборы для испытаний

Для измерения деформаций используются два тензометра ТА-2 (рис.33). Основа прибора – раздвижная горизонтальная планка 1 со стойкой. Базу планки l можно менять за счет перемещения подвижной ножки 2, в верхнем конце которой имеется электроконтактная площадка. При работе тензометра эта ножка 2 перемещается относительно неподвижной за счет деформации образца. В верхней части неподвижной стойки установлен микрометрический винт 3, снабженный лимбом 4 с делениями и заканчивающийся электроконтактным коническим острием.

У лимба закреплен визир 7 для отсчетов. Стойка собрана из двух частей, разделенных электроизоляцией 5. К верхней и нижней частям стойки подведены провода от звукового сигнализатора 6, который срабатывает при замыкании острия винта 3 на контакт 2.

Тензометр работает следующим образом. Перед нагружением образца осторожно вращают лимб 4 так, чтобы получился контакт винта 3 с ножкой 2; как только появился звуковой сигнал, делают отсчет на лимбе и затем прерывают контакт, отводя винт 3 обратно. После этого нагружают образец.

Деформируясь, он увлекает за собой призму опорной ножки и качает ее. Поэтому при последующем вращении лимба до электроконтакта на нем получится другой отсчет. Разница двух отсчетов определяет деформацию части образца длиной l. Цена деления лимба 0,001 мм.

При сжатии образца контактная поверхность подвижной ножки удаляется от винта 3, поэтому для надежного прерывания контакта после отсчета достаточно повернуть лимб на 1 – 2 деления. При растяжении образца ножка приближается к винту, поэтому его надо отвести достаточно далеко – примерно на 20 делений лимба; иначе контакт установится до того, как очередное нагружение завершиться.

Порядок выполнения работы:

1. Штангенциркулем измерить размеры поперечного сечения образца b и h, а также эксцентриситет е. Измерения проводят с точностью - 0,1 мм.

2. С двух сторон к образцу прикрепить тензометры и измерить их базу l.

3. В отверстия образца вставить опорные призмы, через которые нагрузка передается на образец. Образец установить в испытательную машину.

4. Рассчитать площадь и момент сопротивления при изгибе для сечения А

5. Используя формулы (21) из условия прочности =160 МПА определить для образца допускаемую нагрузку .

6. Составить программу ступенчатого нагружения образца увеличивающейся силой с постоянным шагом до некоторого значения . Предусмотреть не менее 5 ступеней нагружения.

7. Нагружать ступенчато образец и на каждой ступени снимать показания тензометров .

8. Вычислить экспериментальные значения относительных деформаций и напряжений в точках В и С для каждой ступени нагружения по формулам

1. ,

приняв для стали МПа.

9. Вычислить по формулам (21) теоретические значения напряжений в точках В и С.

10. Результаты экспериментов и расчетов занести в таблицу.

11. Номер опыта	F		, мм	2, мм	1	2	э1, МПа	т1, МПа	э, МПа	т2, МПа
    	кгс	Н

    Определить расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями напряжений.

Содержание отчета

1. Схема нагружения образца с указанием необходимых размеров.

2. Расчет допускаемой нагрузки.

3. Расчет теоретических и экспериментальных значений напряжений.

4. Таблица экспериментальных и расчетных данных.

5. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Что такое внецентренное растяжение и сжатие? Из каких простых видов нагружения оно состоит?

2. Как теоретически рассчитываются напряжения в образце?

3. Каковы конструкция и принцип работы механического тензометра ТА-2?

4. С какой целью и как рассчитывается максимальная нагрузка на образец?

5. Какова последовательность проведения опытов и определения экспериментальных значений относительных деформаций и напряжений?

73