В.П. Силенко Металлические конструкции

20

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Конструктивная схема рамы и способ ее нагружения представлены на рис.4.7. Элементы рамы выполнены из прокатного двутавра N20. Размеры сечения h=200 мм, A=26,8 cм2, Ix=1840 см2, bf=100 мм, tf=8,4 мм, tw=5,2 мм.

Модель рамы, установленная на стенде, нагружается сосредоточенной нагрузкой P=5 тс в середине пролета, приложенной в коньке ригеля. Нагружение осуществляется с помощью рычага, имеющего заданное соотношение плечей и подвесных грузов.

Величина нагрузки контролируется динамометром Токарева. Значения относительных деформаций (а значит и экспериментальных напряжений) определяются с помощью розеток тензодатчиков, наклеенных в исследуемых точках, и прибора ЦТМ-5м. Схема расклейки тензодатчиков приведена на рис 4.6.

Показания прибора ЦТМ-5 для каждого тензодатчика при отсутствии нагрузки и при расчетной нагрузке P=5000 кгс заносят в табл.4.2. Для каждого тензодатчика вычисляется величина относительной деформации по формулам:

вительности тензодатчика (коэффициент перехода от показаний прибора к относительным деформациям). Более точное значение принимается на основании результатов тарировки датчиков;

∆ - разность показаний для соответствующего тензодатчика между

P = 0 т и P = 5000 кгс/см2.

21

Здесь =0,3 – коэффициент Пуассона.

Полученные экспериментальные значения главных напряжений заносятся в табл. 4.1 б.

На основании сравнения экспериментальных значений главных напряжений и теоретических значений, полученных в результате расчета методом конечных элементов, делается вывод о соответствии принятой расчетной модели реальной работе конструкции и анализируется фактическое напряженное состояние в зоне рамного узла.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В каких случаях допускается расчет элементов рамы по обычным формулам сопротивления материалов (s=N/A M/W), а в каких случаях требуется более глубокий анализ? Обоснуйте свой ответ в том числе и ссылками на рис.4.2-4.5.

2.В чем причина возможных расхождений теоретических и экспериментальных напряжений? Как повысить точность расчета по методу конечных элементов и точность эксперимента?

3.Чем грозит неучет рамно-узлового напряженного состояния в реальных конструкциях?

4.В чем заключается на ваш взгляд отличие расчетной модели по МКЭ от реальной конструкции. Какие допущения и упрощения могут идти в запас прочности, а какие нет? Обоснуйте свой ответ.

5.Приведите примеры в расчете известных вам конструкций, когда, на ваш взгляд, требуется более глубокий анализ, чем расчет по нормативным документам (СНиПам, ГОСТам и т.д.).

6.Нарисуйте приближенные эпюры нормальных напряжений σ x,σ y в се-

чении 2-2, построенные по формуле сопротивления материалов и на основании расчета по МКЭ (см. рис. 4.2, 4.3). В чем отличие?

22

Рис.4.1.Вид расчетной модели

23

24

25

Рис. 4.6. Расчетные сечения рамы и схема расклейки тензодатчиков

26

Рис.4.7 Общий вид испытываемой рамы и схема нагружения: а – конструктивная схема; б – схема нагружения рамы.

28

Таблица 4.2

29

Составители Силенко Владимир Петрович

Новиньков Алексей Геннадьевич

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу “Металлические конструкции” для студентов направления

550100 – “Строительство”

ЛР №020313 от 23.12.96. Подписано в печать 26.03.99. Формат60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд.л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ

Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д.Бедного,4а.