Реферат Курсовая Конспект
КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ - раздел Образование, Сопротивлению материалов Цель Работы: Определить Коэффициент Концентрации Напря...
|
Цель работы: определить коэффициент концентрации напряжений при растяжении пластины, ослабленной отверстием.
Концентрацией напряжений называется резкое увеличение напряжений вблизи отверстий, выточек, шпоночных пазов, резких переходов сечений и т.д.
Причины, вызывающие концентрацию напряжений (отверстия, выточки и т.д.), называются концентраторами напряжений.
На рис.17 представлено распределение нормальных напряжений в поперечном сечении пластины, ослабленной отверстием.
Максимальные напряжения возникают на краях отверстия и быстро снижаются по мере удаления от него. Таков же характер распределения напряжений вблизи других концентраторов. Поэтому напряжения в зоне концентраторов называются местными напряжениями.
Рис.17 Рис.18
Количественной характеристикой концентрации напряжений является теоретический коэффициент концентрации равный отношению максимального местного напряженияк номинальному напряжению
, (26)
Под номинальным понимается напряжение, которое определяется по формулам сопротивления материалов без учета концентрации напряжений. Так, в случае растяжения
(27)
где- наименьшая площадь поперечного сечения (нетто).
Коэффициенты концентрации напряжений определяются либо экспериментально, либо методами теории упругости и приводятся в справочной литературе в виде таблиц или графиков в зависимости от вида концентратора и его размеров.
Рассчитывая на прочность при растяжении деталь с концентратором, инженер отыскивает в справочной литературе значение , вычисляет номинальное напряжениепо формуле (27) и затем определяет максимальное напряжение в зоне концентратора
(28)
по которому оценивает прочность детали.
На рис.18 приведен график для определения теоретического коэффициента концентрации напряжений в случае растяжения пластины с круговым отверстием, из которого следует, что с уменьшением диаметра отверстия коэффициент концентрации напряжений увеличивается и приближается к 3 при d 0.
Принято считать, что пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений при статической нагрузке, так как у них происходит выравнивание напряжений за счет пластических деформаций. При переменных и динамических нагрузках концентрация для пластичных материалов является опасной, так как выравнивание напряжений не успевает произойти.
Хрупкие материалы очень чувствительны к концентрации напряжений при статической, динамической и переменной нагрузках. Особенно чувствительны к концентрации напряжений закаленные высокоуглеродистые и легированные стали и тем больше, чем выше их характеристики прочности.
Для уменьшения концентрации напряжений следует заменять резкие переходы сечений плавными, избегать острых надрезов, глубоких выточек и т.д.
Концентрация напряжений имеет место также при изгибе и кручении.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Испытания производятся путем растяжения на испытательной машине стальной пластины размерами с центральным отверстием32,5мм (либо с центральным отверстием16 мм).
В ослабленном поперечном сечении пластины ( рис.17 ) наклеены тензодатчики 1 и 2 базой 5 мм, продольная ось которых параллельна растягивающей силе. Тензодатчик 1определяет номинальное напряже- ние, а тензодатчик 2 - максимальное напряжение.
Проведение испытания
1. Установить пластину в захватах испытательной машины.
2. Подключить тензодатчики к измерителю деформаций.
3. Записать начальные показания тензодатчиков
4. Плавно нагрузить пластину усилием F = 20 кН.
5. Записать конечные показания тензодатчиков
6. Разгрузить пластину.
Результаты испытаний
Таблица 8
Вариант | Нагрузка , кН | Датчик № 1 | Датчик № 2 |
−456 | |||
−310 | |||
По окончании испытаний следует сделать вывод о расхождении опытного и теоретического коэффициентов концентрации напряжений.
Все расчеты и выводы по работе занести в журнал лабораторных работ.
Обработка результатов испытания
1. Вычислить относительные деформации и по формуле (22).
2. Подставить значенияи формулу закона Гука (20) и вычислить соответственно напряжения и .
3. Вычислить опытное значение коэффициента концентрации напряжений по формуле (26).
4. Вычислить расхождение в процентах между опытным значением и теоретическим значением , определенным из графика (рис.18).
Контрольные вопросы
1. Что называют концентратором напряжения?
2. Какие напряжения характеризуют ослабленное сечение пластинки с отверстием?
3. Как определяют количественную характеристику концентрации напряжений?
4. По какой формуле определяют номинальные напряжения при растяжении пластины с концентратором?
5. Как рассчитать максимальные напряжения в зоне концентратора?
6. Какие материалы чувствительны к концентрации напряжений при статической нагрузке?
7. Какие меры рекомендуете Вы для уменьшения концентрации напряжений?
– 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: КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов