При повторном нагружении

     Если в зоне упрочнения остановить нагружение образца (т.D на рис.8,а) и затем снять нагрузку, то процесс разгрузки изобразится прямой DL, приблизительно параллельной участку ОА1. При разгрузке полное удлинение OM = Dl уменьшается на величину упругой части удлинения LM = Dly. Отрезок OL = Dlост – остаточное или пластическое удлинение образца.

Таким образом, при растяжении образца происходит упругопластическая деформация материала и   Dl = Dly + Dlост.

 

Повторное нагружение образца до разрушения происходит в соответствии с диаграммой, показанной на рис.8,б. При этом зона упругости ОА2 распространяется на большие величины усилий, то есть в результате предварительного нагружения материал приобретает способность воспринимать существенно большие нагрузки без пластических деформаций. Это явление называется нагартовкой или наклепом.

Наклеп – повышение упругих свойств материала в результате его пластической деформации при нормальных условиях.

Наклеп сопровождается уменьшением пластических свойств материала. Это видно из диаграмм а и б на рис.8: так как Dlост 2 < Dlост 1. Здесь линия DCK – возможное продолжение диаграммы растяжения до разрушения образца при первом нагружении.

 

 

Методика проведения опыта и обработки результатов

 

Опыт проводят на испытательной машине EU=40. Образец для опыта выбирается в соответствии с ГОСТ 1497-84.

Образец из малоуглеродистой стали подвергают растяжению с записью диаграммы «усилие-деформация». После перехода зоны текучести в зону упрочнения нагрузку увеличивают еще на 5-10% и образец разгружают. После небольшой выдержки образец повторно нагружают и доводят до разрушения.

Во время повторного нагружения также записывают диаграмму «усилие-деформация». Путем сравнения диаграмм начального и повторного нагружений определяют изменение механических свойств образца – предела пропорциональности sпц и предела текучести sт.

 

Порядок проведения опыта

 

1. Измеряют диаметр образца не менее, чем в трех местах (в середине и по краям рабочей части). Точность измерения должна быть не менее 0,01 мм.

2. Образец устанавливают в захватах испытательной машины и подвергают растяжению до некоторой точки зоны упрочнения. После этого нагрузку снимают.

3. После выдержки в течение нескольких минут проводят повторное нагружение, в процессе которого образец доводят до разрушения.

4. Полученные диаграммы начального и повторного нагружений сравнивают между собой. Производят анализ и обработку опытных данных.

 

Обработка и анализ опытных данных

 

Диаграммы начального и повторного нагружений заносят в протокол лабораторных работ. Диаграммы должны быть изображены в общей системе координат с соблюдением масштабов по осям. По диаграммам определяют усилия Рпц и Рт при обоих нагружениях. По найденным величинам определяют значения пределов пропорциональности для начального и повторного нагружений

 

Проводят анализ полученных данных с определением процентного соотношения между пределами пропорциональности

,

где sпц.п - предел пропорциональности при повторном нагружении; sпц - предел пропорциональности первого нагружения.

Оформляют протокол опыта.

 

Требования к отчету

1. Цель работы.

2. Порядок проведения опыта.

3. Данные об образце.

4. Диаграмма растяжения образца.

5. Результаты испытаний.

6. Выводы.

 

Вопросы для контроля знаний

 

1) Какой порядок проведения опыта?

2) Что называется зоной упрочнения?

3) Какая величина нагрузки требуется для получения наклепа?

4) Что называется наклепом материала?

5) Как изменяются механические характеристики материала при наклепе?


Протокол испытаний

 

Опыт №4

 

ИЗУЧЕНИЕ НАКЛЕПА МАТЕРИАЛА

 

1. Цель опыта_______________________________________________________

___________________________________________________________________

 

1. Размеры образца

Средний диаметр dср =                      Рабочая длина lраб =

Площадь сечения F0 =

 

2. Диаграммы растяжения

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 

3. Результаты опыта

 

Расчетные формулы:

 

№ нагружения

Параметры нагружения

Рпц, кН Рт 0,2),кН Dl, мм sпц, Мпа sт(s0,2),МПа %
1            
2            
             

 

5. Выводы_________________________________________________________

__________________________________________________________________

 

Студент_________________                 Преподаватель__________________

 

Лабораторная работа №2

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ КРУЧЕНИЯ

 

При проведении работы изучают процессы деформирования и разрушения стержней круглого сечения, изготовленных из различных материалов; определяют механические характеристики этих материалов при кручении; исследуют напряженно-деформированное состояние на поверхности скручиваемых образцов.

Работа разделена на три самостоятельных опыта. В первом опыте производят сравнительное изучение деформации и разрушения стержней круглого сечения из различных материалов. Опыт проводят с автоматической записью графика зависимости угла закручивания от значений крутящего момента. С помощью этого графика определяют: предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности (условный) и максимальный остаточный сдвиг. Во втором опыте проводят экспериментальное определение напряжений и деформаций на поверхности тонкостенного вала с применением электрических тензометров сопротивления. Третий опыт посвящен определению модуля сдвига.

 

Опыт №1.Экспериментальное изучение процессов деформации

и разрушения стержней при кручении

 

Цель опыта

1. Изучение процессов деформации и разрушения стержней круглого сечения из различных материалов с последующей их сравнительной оценкой.

2. Определение зависимости угла закручивания от величины крутящего момента.

3. Определение механических характеристик различных материалов при кручении: предела пропорциональности tпц, условного предела текучести t0,3, условного предела прочности tв и максимального остаточного сдвига gmax.

 

Описание экспериментальной установки

 

Опыт проводится на испытательной машине КМ-50 (рис.9). Образцы стержней устанавливают на испытательной машине, закрепляют и подвергают кручению до разрушения. В процессе кручения образца диаграммный аппарат машины автоматически вычерчивает график зависимости угла закручивания от крутящего момента j - Тк. По шкале, имеющейся на машине, фиксируют максимальную величину крутящего момента. По этому моменту уточняют масштаб диаграммы по оси моментов.

При расшифровке диаграммы следует учитывать масштаб записи: для крутящего момента 1 мм диаграммной записи соответствует 1/150 части предельного значения момента каждой шкалы, а для угла закручивания 1 мм на диаграмме – 0,50 или 0,10. Переключение масштабов записи угла закручивания осуществляется с помощью редуктора, входящего в состав машины.

 

Теоретические сведения

Значения механических характеристик при кручении (предела пропорциональности, предела текучести, предела прочности) рассчитывают условно по формуле для упругого кручения

,

где Wр @ 0,2d3 – полярный момент сопротивления поперечного сечения образца.

Для определения максимального остаточного сдвига пользуются формулой

,

если величина сдвига не превышает 0,1 рад. При большей деформации максимальный остаточный сдвиг определяют по формуле

,

где jmax – максимальный угол закручивания, d – диаметр образца, l – расчетная длина образца. Расчетной длиной считается длина рабочей части образца, если угол закручивания отсчитывается между захватами испытательной машины, или расстояние между сечениями, углы которых фиксируются.

 

Методика проведения опыта и обработки результатов

Для сравнительной оценки характера деформации на поверхности образцов до испытания наносят линии, параллельные продольной оси. На образцах круглого сечения достаточно двух-трех параллельных линий, расположенных на расстоянии 5-6 мм друг от друга. По положению этих линий на деформированном (разрушенном) образце оценивают характер деформирования. Линии наносят карандашом или чертилкой.

Для оценки характера разрушения необходимо внимательно наблюдать за процессом разрушения и тщательно рассмотреть образец в местах разрушения. Сравнительную оценку производят по длительности процесса разрушения, по звуковому эффекту, по наклону линий или плоскости разрушения к оси стержня, по виду поверхности разрушения.

Для сравнительной оценки могут быть приняты следующие материалы: малоуглеродистая сталь, чугун, закаленная сталь. Площади поперечного сечения у всех опытных образцов должны быть одинаковыми. В соответствии с ГОСТ 3565-80 «Металлы. Методы испытания на кручение» рекомендуется диаметр круглого сечения в рабочей части 10 мм, расчетная длина 50 или 100 мм. По длине рабочей части образца разность между наибольшим и наименьшим диаметрами не должна превышать 0,2%.

Порядок проведения опыта.

1. Производят обмер образцов. Диаметры образцов измеряют с точностью до 0,01 мм, а расчетную длину с точностью до 0,1 мм.

2. На рабочую поверхность образцов, параллельно их продольной оси, наносят тонкие прямые линии.

3. Один из образцов устанавливают в захватах испытательной машины и подвергают кручению до разрушения с автоматической записью графика зависимости Т от j.

4. После разрушения образец снимают и изучают для оценки характера деформации и разрушения.

5. На полученной диаграмме Т – j находят характерные точки, соответствующие определяемым механическим характеристикам, пересчитывают диаграмму в координаты t – g и перечерчивают в протокол лабораторных работ в соответствующем масштабе.

6. Опыт последовательно повторяют с другими образцами, при этом для хрупких материалов условный предел текучести t0,3  не определяют.

С целью определения характера деформации и разрушения образец, снятый после разрушения, тщательно изучают. Результаты изучения, а также результаты наблюдения процессов деформации и разрушения заносят в протокол лабораторных работ. В протокол зарисовывают эскиз образца после разрушения. На эскизе должны быть показаны положения продольных линий на поверхности образца, характер и положение поверхности разрушения.

После выполнения указанных работ производят сравнительный анализ результатов исследования различных материалов: а)характер деформации и разрушения; б)диаграммы t – g; в)механические характеристики материалов.

 

Требования к отчету

 

1. Цель работы.

2. Эскизы образцов.

3. Размеры образцов.

4. Расчетные формулы.

5. Таблицы с результатами измерений и расчетов.

6. Диаграммы кручения образцов.

7. Выводы.

 

Вопросы для контроля знаний

 

1. Какие напряжения возникают при кручении стержней?

2. Какую деформацию называют относительным сдвигом?

3. Каковы особенности деформации и разрушения пластичных и хрупких материалов при кручении?

4. Что выражает диаграмма кручения? Охарактеризуйте основные участки диаграммы кручения.

5. Какие показатели характеризуют механические свойства материалов?


Протокол испытаний

 

Опыт №1

 

изучение процессов деформации

и разрушения стержней при кручении

 

1. Цель опыта_______________________________________________________

___________________________________________________________________

 

2. Эскизы образцов

а)до испытания                                                    б)после испытания

 

 

3. Таблица с размерами образцов

Материал

Расчетная длина l, мм

Диаметр, мм

d1 d2 d3 dср
1            
2            

 

4. Обработка опытных данных

№ образца Разрушающий момент Тmax, Нм Момент при пределе текучести Тт, Нм Момент при пределе пропорциональности Тпц, Нм Условный предел прочности tв, МПа Предел текучести tт, МПа Предел пропорциональности tпц, МПа Максимальный остаточный сдвиг gmax, рад Характер разрушения Примечание
1                  
2                  

 

Расчетные формулы

, Wр @ 0,2d3    .

 

Диаграммы кручения в координатах t - g

Малоуглеродистая сталь                                  Чугун

                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         
                                                                         

 

5. Выводы_________________________________________________________

__________________________________________________________________

 

Студент_________________                 Преподаватель__________________

 

Опыт №2. Экспериментальное определение напряжений и деформаций

на поверхности тонкостенного вала

 

Цель опыта

1. Ознакомление с экспериментальным определением напряжений и деформаций на поверхности вала при кручении методом электротензометрии.

2. Определение деформаций и напряжений на поверхности вала при кручении. Определение величины крутящего момента по значениям этих деформаций и напряжений.

 

Описание экспериментальной установки

 

Лабораторные работы выполняются на установках двух видов, отличающихся по способу нагружения, а также размерами и материалами нагружаемых валов. Однако, принцип работы, порядок выполнения работ, обработка результатов экспериментов на обеих установках одинаковы.

Установка №1

Установка (рис.10,а) состоит из основания 1, на котором жестко с одного конца закреплен вал 2. Второй конец вала опирается на опору 3. Нагружение вала осуществляется с помощью рычага 4 и винтового устройства 5. При рас-


 

положении опоры 3 под рычагом 4 вал нагружается только крутящим моментом. Поместив опору 3 на середине вала (на рис. показано пунктиром), получим нагружение вала изгибом с кручением. Возникающие при нагружении деформации на наружной поверхности вала измеряют с помощью розетки тензорезисторов 6 и регистрирующего тензоприбора (на рис. не показан)

 


Установка №2

Установка (рис.10,б) состоит из основания 1, на котором жестко по консольной схеме закреплен вал 2. На свободном конце вала расположен рычаг 3, который вместе с кронштейном 4 служит для нагружения вала гирями 5. В зависимости от схемы нагружения (рис.10,в) получают кручение и изгиб вала. Возникающие при нагружении деформации на наружной поверхности вала измеряют с помощью розетки тензорезисторов 6 и регистрирующего прибора.

 

Схема размещения тензорезисторов в розетке показана на рис.11. Вал с тензорезисторами закрепляется в захватах установки и подвергается кручению ступенчатым нагружением. После каждой ступени нагружения производится отсчет углов закручивания.

 

Теоретические сведения

 

Из теории кручения круглых валов известно, что деформации растяжения и сжатия в направлении осей x и y (рис.12) отсутствуют, в поперечных сечениях вала возникают только касательные напряжения t, а в направлениях осей 1 и 3 действуют линейные деформации e и нормальные напряжения s, равные по величине касательным напряжениям t.

Для определения деформаций и напряжений в этом опыте используется метод электротензометрии. Предварительно тензорезисторы тарируют – определяют тарировочный коэффициент К. С помощью этого коэффициента показания прибора а, регистрирующего изменение омического сопротивления тензорезисторов, пересчитывают в деформации e:

e = К× а.

При нагружении вала с тензорезисторов снимают показания, которые затем переводят в величины деформаций e. По деформациям, замеренных в направления 1 и 3 (рис.12), на основании обобщенного закона Гука определяют нормальные напряжения s и касательные напряжения t, а также относительные деформации сдвига g:

 

где Е и G – модули упругости при растяжении и сдвиге, m - коэффициент Пуассона.

Иногда возникает необходимость определения величины крутящего момента тензометрированием. Если определено касательное напряжение, то момент можно определить по соотношению:

Т = t×Wр,

где Wр @ 0,2D3(1-c4) – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала, с = d/D – отношение внутреннего и наружного диаметров вала.

 

Методика проведения опыта и обработки результатов

 

Для тарировки тензорезисторов в тарировочном устройстве – балке создают прогибы последовательно на 1, 2, 3, … 10 мм и регистрируют соответствующие показания электроприбора. По формуле

вычисляют относительные деформации ei, где e = 1,11×10-4 мм-1 – коэффициент пропорциональности прогибов и относительных деформаций балки, fi – величина прогиба балки. Результаты вычислений оформляют в виде таблицы. По этим данным строят тарировочный график или, используя формулу

,

где n – число зафиксированных прогибов тарировочной балки, вычисляют тарировочный коэффициент К.

После выполнения тарировки приступают к проведению работы:

1. измеряют или отмечают известные значения наружного D и внутреннего d диаметров вала;

1. проводят не менее трех различных нагружений вала крутящим моментом и регистрируют показания приборов со всех тензорезисторов;

2. вычисляют величины деформаций с учетом знаков;

3. принимая  (или , если тензорезистор 3 не используется), по вышеприведенным формулам вычисляют величины t и g для каждого нагружения;

4. вычисляют величины крутящих моментов для каждого нагружения;

Результаты всех расчетов оформляют в виде таблицы.

 

Требования к отчету

Цель работы.

Эскиз вала и тензорезистора.

Расчетные формулы.

Тарировочный график.

Таблицы с результатами измерений и расчетов.

Выводы.

 

Вопросы для контроля знаний

 

Какой тип напряженного состояния возникает при кручении тонкостенного вала?

На каком свойстве основан тензометричский метод исследования деформаций и напряжений?

Устройство и принцип действия тензорезистора?

Для чего требуется тарировка тензорезисторов?

Как проводят тарировку тензорезисторов?


Протокол испытаний

 

Опыт №2

 

определение напряжений и деформаций

на поверхности тонкостенного вала

 

1. Цель опыта_______________________________________________________

 

2. Схема установки

 

 

3. Тарировка тензорезисторов

             Схема тарировочной балки

                                                                     

 

 

 


Прогиб балки fi, мм Показания прибора аi Относительная деформация ei
0,5    
1    
1,5    
2    
2,5    
3    
3,5    
4    
4,5    
5    

 

4. Результаты экспериментов

Показания

тензоприбора

Относительные

деформации

Касательные напряжения t, МПа

Относительный сдвиг g, рад

Крутящие моменты Т, Нм

а 0 а 1 а 2 а 3 e0 e1 e2 e3 e эксп. расч.
1                          
2                          
3                          

Расчетные формулы

e = К× а,   Т = t×Wр, где Wр @ 0,2D3(1-c4), с = d/D.

 

5. Выводы_________________________________________________________

__________________________________________________________________

 

Студент_________________                 Преподаватель__________________

 

 

Опыт №3. Определение модуля упругости при сдвиге

 

Цель опыта

 

Ознакомление с методикой определения модуля упругости при сдвиге.

Определение модуля сдвига материала вала.

 

Методика проведения работы

 

Методика определения модуля упругости при сдвиге основывается на законе Гука, согласно которому деформация любого упругого тела пропорциональна величине нагрузки, действующей на это тело. Следовательно, при кручении круглого вала одинаковым приращениям крутящего момента соответствуют одинаковые приращения угла закручивания вала. Dj:

,

где DТ – изменение величины крутящего момента, действующего на вал; l – длина вала;  - полярный момент инерции поперечного сечения вала.

Отсюда получаем следующее выражение для модуля сдвига

                                                     .

Величину DТ задают путем приложения соответствующего груза Р:

DТ = Р×L,

где L – длина плеча рычага, которым осуществляют нагружение вала, либо по величине касательных напряжений (см. опыт №2).

Величину угла закручивания вала Dj в силу его малости можно определить по формуле

Dj» tgDj = Dh/H,

где Dh – величина вертикального смещения некоторой точки рычага, отстоящей от оси вала на расстоянии H и регистрируемая индикатором часового типа (рис.13).

 

 Для повышения точности и достоверности опыт повторяют многократно и определяют среднее значение Dhср.

Вследствие конструктивных особенностей нагружение вала крутящим моментом на установках №1 и №2 осуществляют по разному. На установке №2 вал нагружают стандартными грузами. Поэтому DТ рассчитывают, а измеряемой величиной является Dh, по которой определяют угол закручивания Dj. На установке №1 ступенчатое нагружение осуществляется винтом путем закручивания вала на определенный угол Dj, устанавливаемый по показаниям Dh индикатора. Измеряемой величиной в этом случае является приращение показателей тензоприбора D аi, по которым находят последовательно приращения Dei, приращения напряжений Ds i =Dt i и приращение крутящего момента DТ i.

Таким образом, в первом случае определяют среднее значение Dhср, а во втором –  D а ср.

 

Порядок выполнения работы

 

Измеряют наружный D и внутренний d диаметры вала, длину вала l и расстояние H от ножки индикатора часового типа до оси вала.

Нагружают вал предварительной нагрузкой и устанавливают шкалу индикатора и показания тензоприбора на нулевые значения (на установке № 2 тензоприбор не используется).

Осуществляют ступенчатое нагружение вала:

а) на установке №1: принять Dh = 1 мм при Н» 150 мм. Последовательно делают три нагружения, фиксируя каждый раз величину D а, и разгружают вал до исходного уровня.

б) на установке №2: назначают величину грузов DР и последовательно делают три нагружения, фиксируя каждый раз величину Dh. По окончании нагружений вал разгрузить до исходного уровня.

Повторяют операции по п.3 не менее 5 раз и заносят результаты измерений в таблицу.

Вычисляют в зависимости от используемой установки средние значения или  и соответствующие им значения постоянно задаваемых величин  или .

Определяют величину модуля упругости материала.

 

Требования к отчету

 

Цель работы.

Порядок проведения опыта с вычерчиванием схем примененных установок и приборов.

Расчетные формулы.

Таблицы с результатами измерений и расчетов.

Выводы.

 

Вопросы для контроля знаний

 

Что выражает закон Гука?

Как определяют модуль сдвига?

Для чего требуется ступенчатое нагружение вала?

Как определяют угол закручивания вала?

С какой целью определяют средние значения результатов измерений?


Протокол испытаний

 

Опыт №2

 

определение модуля упругости при сдвиге

 

1. Цель опыта_______________________________________________________

 

2. Схема измерений

 

Размеры вала:

Наружный диаметр D =                              Внутренний диаметр d =

Расстояние до индикатора Н =                   Dh =            : DP =            .

Таблица измерений

D аi  (D hi, мм  )   D а ср.(D h ср.,мм)   DTср., Нм ( ср., рад)  , рад (DT, Нм)
1  

 

 

 

2  
3  
4  
5  

 

Расчетные формулы и расчеты

 

, , DТ = Р×L, Dj» tgDj = Dh/H.

 

Выводы____________________________________________________________

___________________________________________________________________

 

Студент_________________                 Преподаватель___________________

Лабораторная работа №3

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ИЗГИБА БАЛОК

Изгиб – один из наиболее распространенных случаев нагружения. При чистом изгибе в поперечном сечении балки возникают только нормальные напряжения

,

где Мx – изгибающий момент, Jx – момент инерции поперечного сечения, y – расстояние от нейтральной оси до заданной точки. Здесь нейтральная ось – ось X, проходящая через центр тяжести поперечного сечения.

По высоте балки нормальные напряжения распределены по линейному закону и достигают наибольших значений в точках, наиболее удаленных от нейтральной оси. Знаки напряжений по разные стороны от нейтральной оси противоположны.

При поперечном изгибе наряду с нормальными возникают и касательные напряжения

,

где Qy – поперечная сила, - статический момент отсеченной части площади поперечного сечения, b – ширина сечения на данном уровне.

По высоте сечения касательные напряжения распределены неравномерно и имеют один знак. Для двутавровой балки максимальные касательные напряжения возникают в точках, лежащих на оси X, если поперечная сила действует в направлении оси Y.

При прямом изгибе возникают два вида перемещений: линейные – прогибы оси бруса, и угловые – поворот поперечных сечений балки в направлении действия нагрузки.

Основными целями данной лабораторной работы являются:

ознакомление с методами и средствами экспериментального определения напряжений, деформаций и упругих перемещений при изгибе;

исследование: а) распределения нормальных и касательных напряжений по высоте сечения балки; б) линейных и угловых перемещений при изгибе.

В соответствии с этим работа разделена на 2 опыта.

 

Опыт №1. Экспериментальное определение нормальных

и касательных напряжений при изгибе

Цель опыта

Ознакомление с тензометрическим методом определения напряжений с использованием тензорезисторов.

Экспериментальное изучение распределения по сечению балки нормальных и касательных напряжений в области упругих деформаций.

 

Методика проведения опыта

 

 

Опыт проводят на испытательной машине УИМ-50 или ЕU-40. Экспериментальную балку двутаврового сечения с тензорезисторами, наклеенными по схеме, показанной на рис. 14, устанавливают на двух опорах испытательной машины и нагружают сосредоточенной силой, приложенной в середине пролета. Резисторы подключают к входу тензометрического прибора. В процессе нагружения фиксируют показания прибора, значения которых пропорциональны относительным деформациям в местах наклейки соответствующих тензорезисторов. С помощью тарировочного коэффициента показания прибора переводят в величины относительных деформаций. По величинам относительных деформаций, используя закон Гука, вычисляют нормальные и касательные напряжения.

Тарировку тензорезисторов и определение тарировочного коэффициента, устанавливающего соответствие между показаниями прибора и величиной относительных деформаций в месте наклейки датчика, проводят до начала опыта.

 

Порядок проведения опыта

 

Проводят тарировку измерительного прибора и определяют тарировочный коэффициент (если используют прибор, представляющий показания непосредственно в единицах относительной деформации, например, ЦТМ-5, то тарировка необязательна).

Тензорезисторы, наклеенные на балку, подключают к коммутирующему устройству измерительного прибора.

Для устранения зазоров балку нагружают предварительно усилием F0 и фиксируют показания прибора на всех измерительных каналах.

Балку нагружают усилием F1 и снимают показания измерительного прибора с каждого тензорезистора.

Опыт повторят при нагрузке F2 = 2F1 - F0.

Производят обработку опытных данных.

Определяют расчетные значения нормальных и касательных напряжений, сопоставляют с экспериментальными и делают выводы.

 

Обработка опытных данных

 

Проводят тарировку тензорезисторов, заполняют таблицу. Вычисляют значения относительных деформаций ei = e×fi (e – коэффициент, определяемый геометрией тарировочной балки; fi – перемещение среднего сечения тарировочной балки). Тарировочный коэффициент вычисляют по формуле
                                                   
где n – число нагружений тарировочной балки.

Заполняют таблицы, рассчитывая разность между последующим и первоначальным показаниями измерительного прибора (DП). Затем вычисляют относительные деформации e = DП×k и напряжения: нормальные , касательные . В последней формуле относительный сдвиг определяют как , если используют два рабочих тензорезистора, наклеенных по осям  под углом 450 к осям z и y, и , если наклеен один тензорезистор.

По полученным данным стоят эпюры нормальных и касательных напряжений.

Вычисляют теоретические значения нормальных и касательных напряжений в точках 1-8
                                          
где  - изгибающий момент в сечении А-А (рис.14);  Jx – осевой момент инерции поперечного сечения балки;  y – расстояние от оси  z до соответствующей точки;  – поперечная сила;  – статический момент отсеченной части сечения;  b – ширина сечения  (b = d – толщина стенки), DF = F1 - F0 (размеры и геометрические характеристики поперечного сечения балки брать из сортамента).

Сопоставляют теоретические и экспериментальные значения напряжений и делают выводы.

 

Требования к отчету

Цель работы.

Схема балки с расположением на ней тензодатчиков.

Тарировочный график.

Таблицы с результатами экспериментов.

Эпюры нормальных и касательных напряжений.

Выводы.

 

Вопросы для контроля знаний

 

Цель опыта.

Как распределены нормальные и касательные напряжения по высоте сечения балки при изгибе?

Как нужно наклеивать тензорезисторы для измерения нормальных и касательных напряжений при изгибе?

Как изменятся показания измерительного прибора, если тензорезисторы 1 и 5 (рис.14) приклеить в различных точках по длине балки?

Как изменятся показания измерительного прибора, если тензорезисторы, наклеенные в точке 7, перемещать вдоль оси балки?

Показать напряженное состояние в точках 1-8 (рис.14).


Протокол испытаний

 

Опыт №1

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ

И КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ИЗГИБЕ

 

1. Цель опыта_____________________________________________________

 

2. Схема нагружения балки

 

 

Таблица наблюдений

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


F, кН

Показания прибора

1 2 3 4 5 6 7 8
                 
                 
                 
F, кН

Приращения показаний прибора

                 
                 

double arrow