Описание наладки

Схема наладки для проведения лабораторной работы приведена на рис.4.

Он состоит из лабораторного стола, на силовой плите (1) которого установлена наладка, соответствующая проводимой лабораторной работе.

Наладка состоит из двух подшипниковых опорных узлов (2), закрепленных в Т-образном пазе силовой плиты болтовыми соединениями, на которых смонтирована исследуемая модель (3) - свободноопертая балка, которая в зоне чистого изгиба между точками А и В имеет прямоугольное сечение, а по концам для обеспечения большей жесткости – двутавровое.

Нагрузочная планка (4) с закрепленной на ней датчиком усилий ДУ (5) служит для нагружения испытываемого образца силовым винтом (6) пресса (7) со штурвалом (8)

При используемой схеме нагружения, на участке балки между точками А-В создается зона чистого изгиба (рис. 5), в пределах которой поперечная сила отсутствует, а изгибающий момент постоянен по величине. В среднем сечении на верхней и нижней кромках балки имеются полукруглые вырезы, которые являются концентраторами напряжений.

По высоте сечения балки в плоскости концентраторов напряжений (9) – сечение «е», и на расстоянии, где их влияние на напряженное состояние не сказывается (10) - сечение «с», наклеены группы тензорезисторов, подключаемые через разъемы (11) к измерителю деформаций ИД.

Порядок выполнения работы

1. Подключить измерительную аппаратуру к тензорезисторам в сечении «с» (без концентраторов напряжений).

2. Для устранения зазоров в собранной наладке произвести предварительное нагружение исследуемой модели. Зарегистрировать показания ИД и занести их в журнал измерений.

3. Загрузить балку силой 1,0 кН, контролируя ее величину по блоку измерителя силы ИС.

4. Снять показания ИД и занести их в журнал измерений.

5. Определить приращения показаний ИД для каждого тензорезистора Δn_i и определить соответствующие им приращения нормальных напряжений по формуле

σ_i = Е ε_i = Е (K_ИД Δn_i), (6)

где K_ИД = 10^-6 - цена единицы измерения ИД в единицах относительной деформации.

Е = 2•10⁵МПа – модуль Юнга для материала модели (сталь).

6. Для всех точек измерения рассчитать нормальные напряжения по формуле:

, (7)

где а = 250 мм – отстояние силы P от опор,

t = 4мм,–толщина полосы;

B = 90мм - высота полосы в сечении без концентратора напряжений (сеч. «с»),

r = 5мм – радиус концентратора напряжений (полукруглой выточки) в сечении «e»,

y – удаление тензорезистора от нейтральной оси исследуемой модели (см. рис.6а).

7. Для исследуемого сечения построить теоретическую и экспериментальную эпюры распределения нормальных напряжений по высоте балки (см. рис.6а).

10. Переключить измерительную систему на тензорезисторы, расположенные в сечении «е» зоны концентрации напряжений и произвести все измерения, определения и построения, что и для сечения «с», занося их в таблицу измерений.

11. Определить нормативный теоретический коэффициент концентрации напряжений по справочным данным (рис.3).

12. Определить экспериментальный теоретический коэффициент концентрации напряжений по формуле:

, (7)

где - наибольшие номинальные напряжения на удалении 40мм от нейтральной оси в сечении «с»;

- наибольшие экспериментально определенные напряжения (на контурах полукруглых вырезов – тензорезисторы №1 и №9 в сечении «е»).

13. Сопоставить полученные результаты и сделать заключение о характере распределения напряжений в зоне расположения концентраторов напряжений и вне ее.

14. Составить отчет по лабораторной работе в соответствии с установленным образцом.

15. Защитить лабораторную работу.

Выполнил студент группы

Принял Е. Борисов