Реферат Курсовая Конспект
ИСПЫТАНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА НА ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ - раздел Образование, Сопротивлению материалов Цель Работы: Проверить Закон Распределения Нормальных Напряжений В Поп...
|
Цель работы: проверить закон распределения нормальных напряжений в поперечном сечении в зависимости от эксцентриситета приложения сжимающей силы.
Внецентренное растяжение - сжатие имеет место в том случае, когда внешняя продольная сила смещена относительно оси бруса на некоторую величину.
Если точка приложения внешней продольной силы F смещена относительно оси бруса на величину e (рис.37, а), но находится на главной центральной оси инерции z, то, приводя ее к центру тяжести поперечного сечения в соответствии с законами механики, получим осевую силу F и изгибающий момент Му =F∙e относительно оси у (рис.37, б).
Таким образом, в данном случае внецентренное сжатие сводится к осевому сжатию и плоскому изгибу в главной плоскости xz .
В общем случае, когда точка приложения продольной силы Fне расположена на главных центральных осях инерции (рис.38), внецентренное растяжение - сжатие сводится к осевому растяжению - сжатию и двум плоским изгибам в главных плоскостях xy и xz .
Нормальные напряжения при внецентренном растяжении - сжатии в произвольной точке поперечного сечения с координатами y и z определяются по формуле
(54)
где N - продольная сила, Мy= F∙zF, Мz=F∙yF - изгибающие моменты относительно осей y и z , yF и zF - координаты точки приложения силы F , А - площадь поперечного сечения бруса, Iyи Iz - моменты инерции сечения бруса.
Наибольшие напряжения возникают в точках сечения, наиболее удаленных от нейтральной линии (н. л.). Положение нейтральной линии определяется отрезками ay и az (рис.33), которые вычисляются по формулам:
(55)
где- радиусы инерции сечения.
Если yF и zF положительны, то, как следует из формул (55), величины ay и az, отрицательны, т.е. нейтральная линия всегда проходит через квадрант, противоположный квадранту точки приложения внешней силы.
=
Рис.37
Рис.38
Рис.39
В зависимости от координат точки приложения внешней силы yF и zF нейтральная линия может, как пересекать сечение, так и находиться за его пределами. В первом случае в сечении, возникают напряжения разных знаков, во втором - одного знака.
Ядром сечения называется область вокруг центра тяжести сечения, которая обладает следующим свойством: если точка приложения внешней силы F расположена внутри ядра сечения, то во всем сечении возникают напряжения одного знака.
Для бруса круглого поперечного сечения радиусом R ядром сечения является круг радиусом r =R/4 (рис.39, а), а для бруса прямоугольного поперечного сечения размерами b×h - ромб с диагоналями b /3 и h /3 (рис.39, б).
Если внешнюю силу приложить в точке 1 (рис.39, а), находящуюся внутри ядра сечения, то нейтральная линия будет находиться за пределами сечения (положение ) и во всем сечения будут напряжения одного знака.
Если внешнюю силу приложить в точке 2 (на границе ядра сечения), то нейтральная линия будет касаться контура сечения (положение). Напряжения во всем сечении также будут одного знака.
Если внешнюю силу приложить в точке 3, то нейтральная линия (положение ) пересечет сечение и напряжения в сечении будут разных знаков.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Рис.40 |
Испытания производятся путем сжатия на испытательной машине стального образца (рис.40) прямоугольного поперечного сечения b×h = 30×60мм.
На гранях образца, наиболее удаленных от оси z наклеены тензодатчики 1 и 2, база которых параллельна продольной оси образца.
В положении образец подвергается осевому сжатии, а в положениях и - осевому сжатию и плоскому изгибу в главной плоскости xy, причем положение соответствует приложению силы на границе ядра сечения.
Проведение испытания и обработка результатов
1. Записать начальные показания тензодатчиков N1H, N2H.
2. Плавно нагрузить образец усилием F = 50 кН в положении .
3. Записать конечные показания тензодатчиков N1K, N2K.
4. Разгрузить образец.
5. Вычислить относительные деформации по формуле (22).
6. Вычислить опытные напряжения по формуле закона Гука (20).
7. Вычислить нормальные напряжения в крайних точках поперечного сечения (при y = h/2) по теоретической формуле (54) и построить эпюру напряжений.
8. Вычислить расхождение в процентах между опытными и теоретическими значениями напряжений.
Аналогично выполнить все перечисленное для нагрузки в положениях и .
Результаты испытаний
Таблица 13
Вариант | Нагрузка , кН | Отсчеты по тензодатчикам | |||||
Положение I | Положение II | Положение III | |||||
№ 1 | № 2 | № 1 | № 2 | № 1 | № 2 | ||
−53 | −53 | −53 | |||||
−116 | −179 | −315 | |||||
−54 | −128 | −263 | |||||
−133 | |||||||
−51 | −118 | −276 | |||||
−28 | −28 | −28 | |||||
−92 | −158 | −321 | |||||
−147 | −147 | −147 | |||||
−213 | −284 | −430 | |||||
−48 | |||||||
−19 | −151 |
По окончании испытаний следует построить эпюры нормальных напряжений во всех трех положениях по данным эксперимента, а также сделать вывод о максимальном расхождении опытных и теоретических значений напряжений.
Все расчеты и выводы по работе занести в журнал лабораторных работ.
Контрольные вопросы
1. Укажите, в каком случае нагружения имеет место внецентренное растяжение-сжатие.
2. Комбинацией каких простых напряженных состояний оно является?
3. По какой формуле определяют нормальные напряжения в любой точке сечения при внецентренном растяжении-сжатии?
4. По каким формулам находят положение нейтральной линии?
5. Как проходит нейтральная линия в сечении, если внешняя продольная сила приложена на границе ядра сечения?
6. Какой вид имеет эпюра нормальных напряжений при этом?
7. Укажите зависимость между размерами ядра сечения и размерами прямоугольного и круглого поперечных сечений бруса.
8. Какие напряжения (по знаку) возникают в поперечном сечении бруса, если продольная растягивающая сила приложена в ядре сечения?
9. Как зависит положение нейтральной линии от точки приложения силы?
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Сопротивлению материалов... Издание дополненное... Кафедра СМ и СМ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ИСПЫТАНИЕ СТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА НА ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов