17.1. Загальні відомості

Кривим брусом називається брус із криволінійною віссю. Кривизна бруса характеризується відношенням радіуса кривизни його осі R₀ до найбільшої висоти h бруса.

Брусом великої кривизни є брус, для якого , брусом малої кривизни – для якого . Для прямого бруса радіус кривизни його осі дорівнює нескінченності (рис. 17.1).

Рис. 17.1. До визначення кривизни бруса

17.2. Постановка досліду й оформлення роботи

Випробування проводять на універсальній випробувальній машині потужністю 350 кН (УИМ-35) або універсальній машині потужністю 500 кН (УИМ-50).

Розміри кривого стержня: радіус осі R₀ = 10 см, радіус зовнішніх волокон R₁ = 12,4 см, внутрішніх – R₂ = 7,6 см, висота перерізу h = 4,8 см, ширина b = 1,5 см (рис. 17.2).

За даними розмірами кривого стержня визначають кривизну стержня

.

Отже, досліджуваний кривий стержень відносять до стержнів великої кривизни.

Рис. 17.2. Схема випробувальної установки із розмірами кривого стержня

Матеріал стержня – Ст3. Модуль нормальної пружності Е = 2,1×10⁵ МПа.

Прийняте значення навантаження F = 4,5 кН (450 кг). У журналі лабораторних робіт викреслюють схему установки з усіма розмірами кривого стержня.

Попередньо для показаних на схемі точок С і В визначають теоретичні значення нормальних напружень.

Для цього визначають:

1. Радіус нейтрального шару см.

2. Зміщення нейтрального шару відповідно центру ваги перерізу .

3. Площу поперечного перерізу .

4. Статичний момент площі перерізу відносно нейтрального шару .

5.Відстань від нейтрального шару до крайніх волокон перерізу ;.

6. Згинальний момент відносно центру ваги перерізу .

7. Поздовжню силу .

Теоретичні значення нормальних напружень визначають за формулою для кривого стержня великої кривизни

; .

Для визначення напружень дослідним шляхом у точках С і В наклеєні електротензорезистори.

Випробування проводять при трьох ступенях навантаження: 1,5; 3,0; 4,5 кН (150, 300, 450 кг). За цими значеннями навантаження беруть відліки показань тензорезисторів С і В та заносять їх у журнал спостережень.

Різниці показань ΔС і ΔВ рівні відносній деформації, що викликано відповідним збільшенням навантаження, тобто різниця двох сусідніх показань – це відносна деформація, що зумовлена навантаженням F = 1,5 кН (150 кг).

Вимірявши декілька разів значення ΔС і ΔВ, які зумовлені тим самим збільшенням навантаження F = 1,5 кН, визначають їхні середні значення ΔС_сер і ΔВ_сер, які використовують у подальших розрахунках.

Відносну деформацію в точках С і В при навантаженні F = 4,5 кН (450 кг) визначають за формулами відповідно і, деп – число ступенів навантаження, п = 3.

Коефіцієнт 10^-5 пояснюється тим, що ціна однієї поділки приладу вимірювача деформацій ИДЦ-1 відповідає відносній деформації 1×10^-5.

Дослідні значення нормальних напружень визначають, використовуючи закон Гука: і.

За результатами теоретичних і дослідних значень нормальних напружень будують теоретичну та дослідну епюри нормальних напружень.

Аналіз побудованих епюр показує, що кривизна стержня впливає на характер розподілу нормальних напружень у поперечному перерізі.