лаб. раб. сопротивление_материалов

51

В случае неоднородного напряженного состояния в каждой точке модели получится своя разность хода лучей , пропорциональная разности главных напряжений.

Следовательно, разные точки модели будут окрашены в разные цвета и изображение на экране будет покрыто системой цветных полос. Эти цветные полосы называют изохромами. В точках, расположенных у контура модели, одно из главных напряжений, в силу граничных условий, равно нулю и, следовательно, цвет изохромы определяет величину напряжения, действующего в контурной точке. Также легко определяется величина напряжений в тех точках, где одно из главных напряжений заведомо равно нулю, например, при растяжении или чистом изгибе бруса.

Для демонстрации поляризационно-оптического метода используются образцы различной формы: круг, сплошное кольцо и кольцо с разрезом. Образцы помещаются в установку и нагружаются сжимающими силами. На экране наблюдатель может видеть цветную картину распределения изохром.

Рис. 20.2

Установка состоит из трех основных частей (рис. 20.2): проектора «кодоскоп» 1, нагружающего устройства 2 и съемного полярископа 3. Испытуемый образец 4 закрепляют в захватах 5 и 6 нагружающего устройства. Нагружение производится винтовой стяжкой 7. Конструкция захватов позволяет испытывать образцы на растяжение, сжатие,

52

изгиб. Для измерения величины силы, действующей на испытуемый образец, имеется индикатор 8, проградуированный в единицах силы. Съемный полярископ 3 состоит из двух поляроидов, смонтированных в обоймах. Верхний поляроид можно поворачивать относительно нижнего и устанавливать его «на темноту». После закрепления образца в нагружающем устройстве полярископ устанавливают таким образом, чтобы поляризатор находился под образцом, а анализатор – над образцом. Луч от источника света, расположенного в нижней части проектора, проходит снизу вверх через поляризатор, образец, анализатор, отражается зеркалом 9 и проектируется на экран, где в увеличенном виде можно наблюдать картину полос. Для наблюдения темных линий – изоклин, соответствующих различным положениям плоскости поляризации, предусмотрена возможность поворачивать полярископ 3 относительно образца.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21

Определение оптической постоянной материала из опыта на растяжение

С увеличением разности главных напряжений цвета изохром повторяются сериями или порядками. Номера серий возрастают пропорцио-

нально разности хода , поэтому можно написать:

k1 m,

где k1 – коэффициент пропорциональности; m – порядок изохром.

Т.о. имеем: 1 2 0 mв ,

напряжений, вызывающему изменение порядка изохром на единицу при толщине модели в = 1 мм.

Величина 0 может быть определена из опыта на растяжение (см. рисунок). Для этого образец материала нагружают растягивающей силой и находят приращение силы F, вызывающее изменение порядка

53

Нагружение образца осуществляется на специальной настольной установке, описание которой дано в лабораторной работе № 20.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 22

Определение напряжений при чистом изгибе балки поляризационно-оптическим методом

Для определения напряжений при чистом изгибе используется балочка с размерами поперечного сечения h и b (см. рисунок). В средней части образца создается чистый изгиб двумя парами сил, приложенными по концам балки, с плечом момента с = 20 мм. Напряжение определяется в точке К с ординатой yK = 6 мм. Оптическая постоянная мате-

риала – 0.

Балку испытывают на специальной настольной установке, описание которой дано в лабораторной работе № 20.

Нагружают образец силой F1 так, чтобы через точку К прошла изохрома зеленого цвета I порядка. Затем нагрузку увеличивают до F2, так, чтобы через точку К прошла изохрома II порядка. Результаты опыта записывают в таблицу.

Используя зависимость 1 - 2 = b0 , определяют эксперименталь-

ную величину напряжения в точке К, соответствующую нагрузке

F =F2–F1.

54

Так как напряженное состояние одноосное, т.е. 2 = 0, то искомое главное напряжение:

Теоретическое значение напряжения в точке К определяется по формуле:

55

ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦА ИЗ СТАЛИ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Цель работы: ознакомление с методикой испытаний образцов на растяжение, определение механических характеристик материала.

Машина - ______________________________________

Размеры образца

Эскизы образца

До испытания

После испытания

56

Диаграмма растяжения

F, кГ

l, мм

Масштабы диаграммы:

По оси абсцисс_______________________

По оси ординат_______________________

По площади______________________________

Результаты испытаний

Нагрузка, соответствующая пределу текучести Fт = ______________

Наибольшая нагрузка Fmax = ___________________

Нагрузка, при которой произошел разрыв образца Fр = ___________

58

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ ОБРАЗЦОВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы - сравнительное испытание поведения образцов из мягкой стали, чугуна, древесины (вдоль и поперек волокон), песчаноцементной смеси при сжатии и определение характеристик прочности.

Машина - __________________________________

А. Пластичный материал (сталь)

Марка стали - ___________________

Размеры образца до испытания:

диаметр d = _____________________

высота h = ______________________

Площадь поперечного сечения А = ____________

Диаграмма сжатия

F,

кГ

h,

мм

59

Размеры образца после испытания:

диаметр d1 = ________________

высота h1 = _________________

Максимальная нагрузка Fmax = ____________________

Напряжение при максимальной нагрузке = Fmax / A = ___________

Б. Хрупкий материал (чугун)

Марка чугуна - _________________

Размеры образца до испытания:

диаметр d = ____________________

высота h = _____________________

Площадь поперечного сечения А = _____________

Диаграмма сжатия

F,

кГ

h,

мм

60

Размеры образца после испытания: диаметр d1 = ________________

высота h1 = _________________

Максимальная нагрузка Fmax = ____________________

Предел прочности вс = Fmax / A = __________________

В. Древесина

Порода древесины -________________________

Размеры образцов до испытания:

Образец № 1 (сжатие вдоль волокон) - а b c = _____________

Образец № 2 (сжатие поперек волокон) - a b c = ___________

Площади поперечного сечения:

Образец № 1 - А = a b = ______________________

Образец № 2 - А = b c = ______________________

Диаграмма сжатия

Вдоль волокон (образец № 1)

F,

кГ

с,

мм