Начертательная геометрия Сопромат. Расчеты при выполнении курсового задания Техническая механика Лабораторные работы по сопротивлению материалов На главную

Лабораторные работы по сопротивлению материалов

Работа выполняется на машине ДМ-30 М. Схема машины с установленным на ней образцом показана на рис. 3.9.

 Рама машины состоит из основания 1, двух колонн 2 и поперечины 3. На поперечине смонтирован установочный узел, включающий маховик 4 и винтовую пару 5, 6, с помощью которого можно менять по высоте расстояние между захватами машины 9 и 12. Силоизмерительное устройство состоит из динамометрического кольца  7 и индикатора часового типа 8 с ценой деления = 0,002 мм, принцип действия которого описан в работе 3.5. Содержание и задачи курса сопротивление материалов. Сопромат – это наука об инженерных методах расчёта элементов конструкций на прочность, жёсткость и устойчивость. Задачи проектирования – обеспечить условия жёсткости и устойчивости, с одновременным требованием экономичности и красоты. Основные объекты расчёта сопромата – стержень, пластины, массивное тело.

 

Рис. 3.9. Схема испытательной Рис. 3.10. Схема тензометра

 машины ДМ-30 М ТА-2 конструкции Н.Н. Аристова

Индикатор 8 установлен по горизонтальной оси симметрии кольца 7. Кольцо прикреплено к винтовой паре 5, 6, а снизу к нему присоединен захват 9. При приложении нагрузки к захвату 9 кольцо 7 деформируется. Зная величину этой деформации, зафиксированную индикатором 8, по тарировочному графику (рис. 3.11) определяют приложенную нагрузку.

 Нагружающее устройство смонтировано на станине 1 и состоит из стола 13, установленного на вертикально перемещающемся грузовом винте 14, который входит в резьбовую втулку червячного колеса 15, приводимого во вращение червяком 16 вручную (маховик привода червяка условно не показан).

  Образец для испытания 10, установленный в захватах 9 и 12, представляет собой  брус прямоугольного поперечного сечения  (рис. 3.8). Растягивающая нагрузка прикладывается с эксцентриситетом , взятым вне ядра сечения, чтобы получить в крайних волокнах напряжения разных знаков.

 Для измерения деформаций в крайних волокнах на образце установлены два рычажных тензометра 11, например, типа ТА-2 конструкции Н.Н. Аристова, схема которого показана на рис. 3.10.

 Тензометр имеет основание, состоящее из планки 2 и опорного ножа 9. В вырезе планки 2 установлена призма 1 с пластиной 3, снабженной на верхнем конце контактной площадкой. В стойке 7, изолированной от планки 2, установлен микрометрический винт 8, снабженный лимбом 4 с делениями и оканчивающийся острием. Напротив лимба закреплена визирка 5 для отсчета деформации. К планке 2 и стойке 7 подсоединен звуковой индикатор 6, включающийся при замыкании острия винта 8 и контакта пластины 3, которая получает перемещение при повороте призмы 1 вследствие деформации образца .

 


Рис. 3.11. Тарировочный график динамометрического кольца силоизмерителя

Соотношение элементов рычажной системы таково, что цена одного деления шкалы лимба 4 равна  Расстояние  между ножом 9 и призмой 1 называют базой тензометра.

М е т о д и к а в ы п о л н е н и я о п ы т а и о б р а б о т к а

р е з у л ь т а т о в. 1. Штангенциркулем с точностью 0,1 мм измеряют размеры поперечного сечения образца  и , а также эксцентриситет  приложения нагрузки. Эти величины, а также значения модуля продольной упругости  и базы тензометров  и  заносят в журнал наблюдений.

 2. Из формулы (3.24) для материала образца определяют максимальную нагрузку  и, приняв начальную нагрузку , определяют величину ступени нагружения   такой, чтобы можно было выполнить 3 – 4 нагружения образца. Затем, вращая маховик червячного винта 16 (рис. 3.9) нагружающего устройства, прикладывают начальную нагрузку  для выбора всех зазоров. Снимают показания тензометров 11. Для этого вращают лимб 4 до момента появления сигнала звукового индикатора при замыкании острия винта 4 с пластиной 3 и делают отсчет напротив визирки 5 на лимбе 4 (рис. 3.10). Затем прерывают контакт, отводя винт 4 обратно. При этом лимб правого тензометра, установленного на растянутых волокнах, необходимо отвести на 15-20 делений, т. к. при растяжении образца пластина 3 приближается к винту 4 и необходимо исключить преждевременное включение звукового индикатора 6. Винт левого тензометра, установленного на сжатых волокнах, достаточно отвести на 2 – 3 деления.

 Величину начальной нагрузки и показания обоих тензометров принимают за исходные и записывают в таблицу журнала наблюдений.

 3. Увеличивают нагрузку равными ступенями 3 – 4 раза, снимают показания тензометров и заносят в таблицу.

 4. Согласно требованиям раздела 4 обрабатывают результаты исследований и вычисляют опытные значения напряжений, используя закон Гука:

 . (3.25)

 5.Вычисляют теоретические значения напряжений в точках  и ( и ) по формулам (3.23) при ступени нагружения , строят совмещенные эпюры нормальных напряжений по опытным и теоретическим данным (см. рис. 3.8, в) и сравнивают полученные значения напряжений.

Содержание отчёта

1. Название лабораторной работы.

Цель работы.

Испытательная машина.

Измерительные приборы.

Схема установки.

Исходные данные.

 Модуль продольной упругости.

 Размеры поперечного сечения образца  и .

 База тензометров , .

 Цена деления шкалы тензометров .

 Координаты приложения силы , .

 Площадь поперечного сечения образца .

 Осевой момент сопротивления сечения .

Результаты эксперимента.

п/п

Нагрузка

Приращение нагрузки,

Показания тензометров

Приращение показаний тензометров

Средние значения приращений

Опытное определение напряжений  и .

Теоретическое определение напряжений  и .

10. Сравнение опытных и теоретических значений.

Вопросы для самоконтроля

Какова цель лабораторной работы?

На какой машине выполняется работа? Каково её устройство?

Как устроено силоизмерительное устройство? Как пользоваться тарировочным графиком?

Какой образец применяют в работе?

Какой случай сложного сопротивления называют внецентренным растяжением (сжатием)? Чем отличается частный случай внецентренного растяжения (сжатия) от общего? Приведите примеры.

Какие внутренние силовые факторы возникают в поперечном сечении бруса при внецентренном растяжении (сжатии)?

По какой формуле можно теоретически определить напряжения в любой точке сечения при внецентренном растяжении (сжатии)?

По какой формуле можно вычислить наибольшие напряжения при внецентренном растяжении для сечений, имеющих выступающие углы?

Какая линия называется нейтральной и как она располагается?

Какое напряженное состояние возникает в любой точке бруса при внецентренном растяжении?

Как определить опытным путем напряжения в крайних волокнах сечения бруса?

Как устроен рычажный тензометр Аристова типа ТА-2?

Почему брус нагружают равными ступенями? С какой целью прикладывается начальная нагрузка?

В каких точках поперечного сечения бруса возникают наибольшие напряжения при внецентренном растяжении (сжатии)?

Литература: [5] - § 36; [7] - § 80.


Задания на выполнение курсовых работ по сопротивлению материалов