Порядок выполнения работы
Составить расчетную схему фермы.
Рассчитать усилия и напряжения в стержнях фермы аналитическим способом. Для этого выполнить и изобразить необходимые разрезы и составить соответствующие уравнения равновесия. Для расчета напряжений принять площадь всех элементов фермы одинаковой и равной 6,16 см2, Е = 2105 МПа.
Рассчитать усилия и напряжения в стержнях фермы методом конечных элементов в программе TONST2. При расчете указать узел приложения и величину нагрузки. Выписать из таблицы результатов расчета внутренних усилий значения продольных сил для конца каждого стержня.
Ознакомиться с методикой измерения напряжений и деформаций проволочными тензорезисторами. Изучить инструкцию тензостанции. Подготовить тензостанцию к работе, для этого нажать на передней панели блока измерений (БИ) кнопки "1/4М" (выбор измерительной схемы, четвертьмостовая), "Сброс" и "Ручн." (ручной режим переключения каналов). Обойти все тензодатчики, затянуть все клеммные соединения проводников возле тензодатчиков.
Установить нагружающее устройство в требуемом (заданном преподавателем) узле и выбрать все люфты в нагружающем устройстве фермы начальной нагрузкой в пределах 2 кН (перемещение штока индикатора нагружающего устройства на величину 0,2 мм соответствует увеличению нагрузки на величину Р = 10 кН). Эту нагрузку принять за начало отсчета. Установить на "0" индикатор нагружающего устройства.
Запустить на компьютере программу "Ферма". Выбрать в настройках программы время задержки между сериями в пределах от 1000 до 5000 мс (это время от окончания одного опроса всех выбранных датчиков до начала следующего опроса, чем оно меньше, тем быстрее пройдет эксперимент), выбрать узел приложения нагрузки, указать имя и расположение файла в формате Microsoft Excel с результатами измерений (рис. 4).
Нажать на кнопку "Пуск" программы. Проконтролировать начало опроса тензодатчиков: на левом табло блока измерений СИИТ-3 должны сменяться с некоторым интервалом (примерно 1 с) четырехзначные числа, на правом табло при этом должен меняться номер канала с 00 до 20 (отсчет каналов аппаратура начинает с нуля).
Дождаться записи 10–20 серий измерений (опросов), после чего повернуть штурвал нагружающего устройства по часовой стрелке до показания индикатором величины деформации кольца 200 мкм (этому соответствует нагрузка величиной 10 кН). Повторить данные операции еще 2 раза, увеличивая нагрузку на 10 кН каждый раз и дожидаясь записи 10–20 серий измерений. При этом на экране компьютера программа должна изобразить деформацию фермы и построить эпюры продольных усилий в стержнях (рис. 5). Отложенная вверх эпюра соответствует растяжению стержня, вниз –
Рис. 4. Главное окно программы "Ферма"
сжатию. Величины деформаций и размах эпюр должны изменяться с изменением нагрузки. При необходимости можно изменить коэффициенты пропорции (масштабы) в настройках программы, не прерывая эксперимент.
Рис. 5. Деформация фермы и эпюры напряжений в стержнях
Снять нагрузку, полностью расслабив винтовую пару нагружающего устройства. Дождаться записи еще 10–20 серий измерений.
Остановить опрос каналов тензостанции, нажав на кнопку "Останов" программы "Ферма".
Проконтролировать наличие и содержание информации, записанной в указанный файл. Рекомендуется построить сводную диаграмму по показаниям всех стержней фермы. На диаграмме должны быть четко видны все ступени изменения деформации стержней, соответствующие ступеням нагрузки на ферму. При необходимости следует устранить допущенные ошибки и повторить эксперимент.
Записать файл с результатами измерений на дискету для дальнейшей обработки, выключить компьютер и тензостанцию.
Рассчитать средние значения показаний тензодатчиков на каждой ступени нагрузки, занести в колонки 2–5 табл. 1.
Таблица 1. Результаты расчетного и экспериментального определения