5. Лабораторная работа № 13

Работа состоит из двух опытов, которые проводятся на одной установке.

Опыт 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В РАМЕ.

2.5.1. Цель опыта. Экспериментально определить горизонтальное перемещение шарнирно-подвижной опоры рамы и сравнить его с теоретическим значением.

2.5.2. Установка, приборы

Установка для определения перемещений в раме изображена на рисунке 2.11. Рама 1 смонтирована на станине 2, имеет шарнирно-подвижную опору 3 и шарнирно-неподвижную опору 4. На раме укреплена подвеска 5, которую можно перемещать по горизонтальному участку рамы и нагружать грузами. Под шарнирно-подвижной опорой имеется шкала 6, по которой определяется перемещение опоры. Шарнирно-подвижная опора соединена со специальным рычажным устройством для измерения распора рамы (опыт 2).

Рисунок 2.11.

При нагружении рамы шарнирно-подвижная опора перемещается.

Величины перемещения шарнирно-подвижной опоры определяется по шкале, находящейся под опорой на пути ее перемещения. Перемещение опоры может быть измерено индикатором часового типа.

2.5.3. Порядок проведения опыта

1. Измерить размеры рамы , , c.

2. Измерить штангенциркулем размеры поперечного сечения рамы h и b. Результаты измерений занести в журнал.

3. Снять отсчеты Д₁, Д₂, Д₃, Д₄ по шкале или индикатору при нагрузках 0кг, 2кг, 4кг, 6кг.

4. Найти разность отсчетов Д_i

5. Найти среднюю разность отсчетов

где n – число отсчетов.

6. Определить горизонтальное перемещений шарнирно-подвижной опоры

где К – цена деления прибора (шкалы).

7. Данные опыта занести в таблицу журнала

2.5.4. Теоретическое определение перемещения способом Верещагина.

Для вычисления горизонтального перемещения используется формула Верещагина

,

где - площадь эпюры изгибающего момента от внешней силы на i-м участке. Сила Р= 2 кг приложена на расстоянии от левого конца горизонтального участка рамы;

Mc_i – ордината эпюры изгибающего момента на i-м участке от действия единичной силы, соответствующей искомому перемещению, расположенная под центром тяжести эпюры M_u от действия внешних сил;

Е – модуль упругости стали, Е = 2^. 10⁵ МПа;

J_x – осевой момент инерции поперечного сечения:

.

Расчетные схемы нагружения рамы внешней силой Р и единичной горизонтальной силой, приложенной в опоре А, приведены на рисунке 2.12. Для вычисления перемещения необходимо построить эпюры изгибающих моментов от внешней силы F и единичной силы и перемножить их по способу Верещагина.

Рисунок 2.12.

Результаты опытов и расчетов внести в журнал для лабораторных работ. вычислить расхождение между перемещением, найденным экспериментально и расчетным .

Опыт 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПОРА В СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМОЙ РАМЕ

2.5.5. Цель опыта. Определить опытным путем величину распора статически неопределимой рамы и сравнить ее с расчетной величеной.

2.5.6. Содержание работы

При нагружении рамы шарнирно-подвижная опора перемещается.

Величина перемещения (см. схему установки) определяется по шкале (см. предыдущую работу). С помощью рычажного устройства опору рамы возвращают в исходное положение, т.е. исключают перемещение шарнирно-подвижной опоры. Измерение распора – горизонтальной реакции, возникающей с помощью рычажного устройства, нагружаемого грузом Q на гиревом подвесе. Величину распора определяют из равенства моментов сил (рисунок 2.13.):

X₁m=Qd (2.28)

Рисунок 2.13.

где Q – величина груза, приложенного к уравновешивающему рычагу (вес подвеса 5 Н);

d - плечо, на котором приложен груз;

m – длина вертикального рычага, на котором приложено усилие распора (m= 50мм).

Схема установки приведена на рисунке 2.11. описание ее дано в опыте 1.