Лабораторная работа №13 по испытанию стального образца на внецентренное нагружение.
Цель работы – определить опытным путем величины нормальных напряжений в различных точках поперечного сечения бруса при его внецентренном растяжении и сравнить их с теоретическими значениями.
Основные сведения
Деформация внецентренного нагружения (растяжения или сжатия) относится к сложному виду сопротивления. Она возникает в тех случаях, когда продольная сила F приложена параллельно оси бруса, но не в центре тяжести поперечного сечения, а с некоторым смещением – эксцентриситетом е (рис. 13.1) относительно главных осей сечения.
Точка f называется полюсом силы F или центром давления. Если силу F привести к центру тяжести сечения, то в поперечных сечениях бруса возникнут постоянные по его длине три внутренних силовых фактора: продольная сила N2 = F и изгибающие моменты Мx = F∙yf и My =F∙xf.
Указанные внутренние силовые факторы вызывают в поперечном сечении нормальные напряжения
где x, y – координаты рассматриваемой точки;
— радиусы инерции сечения.
Полагая в выражении (13.1) σ = 0, можно получить отрезки, отсекаемые на осях ax и ay, дающие положение нейтральной линии (н.л.):
В частном случае, когда полюс силы расположен на одной из главных осей (xf = e; yf = 10), н.л. будет параллельна оси Y, а напряжение будет определятся по формуле
Этот частный случай и рассматривается в выполняемой работе.
Порядок выполнения и обработка результатов
Для проведения испытания используется машина Р-5 и опытный образец в виде бруса прямоугольного сечения. Для измерения деформации используются тензодатчики омического сопротивления.
Тензодатчики попарно наклеиваются с каждой стороны параллельно оси образца на одинаковом расстоянии от нее (рис. 13.2).
После закрепления образца дается предварительная нагрузка и снимаются показания поочередно с 4-х датчиков, данные заносятся в таблицу журнала испытаний.
Затем нагрузка увеличивается (приращение нагрузки ΔF), вновь снимаются показания датчиков, определяются приращения показаний ΔП для каждого датчика, средние приращения для групп датчиков ΔПср и полученное данные заносятся в таблицу. Зная тарировочный коэффициент Кσ, определяют напряжения в зоне наклейки датчиков от приращения нагрузки ΔF.
Значения напряжений, полученные опытным путем, сравниваются с теоретическими значениями напряжений, найденными по формуле (13.3). Далее определяют процент погрешности опыта, строя эпюры распределения напряжений по сечению образца по данным, полученным экспериментально и теоретически, и дают выводы по выполненной работе.
Рис. 13.2. Схема нагружения образца и расположение датчиков
Контрольные вопросы
- Какая деформация называется внецентренным растяжением (сжатием)?
- Из каких простейших видов деформаций состоит сложная деформация внецентренного растяжения?
- Какие допущения принимаются при решении задачи внецентренного растяжения (сжатия)? Какой вид при этом имеет формула напряжений?
- Чем характерна нейтральная ось и какой вид имеет ее уравнение? Как определить ее положение в сечении?
- Чему равны напряжения в центре тяжести сечения бруса? Как это доказать?
- Как опытным путем определить нормальные напряжения в точках сечения бруса? Какие датчики при этом можно применять?
Испытание на устойчивость >
Краткая теория >
Примеры решения задач >