2.20. Визначення напружень при позацентровому стиску стержня

Мета роботи: експериментальна перевірка теоретичної формули для нормальних напружень при позацентровому стиску. Випробувальна машина та прилади

Випробування виконують на машині УВМ-50 (п. 1.1). Для визначення деформацій використовують важельні тензометри (п. 1.6). Зразок для випробувань

У роботі використовують зразок круглого поперечного перерізу d =80 мм; L =200 см. Розміщення зразка та приладів показано на рис. 50.

Зразок 1 розміщують між верхньою нерухомою 2 і нижньою рухомою 3 опорами. Для здійснення позацентрового стиску між торцями зразка та опорами ставлять сталеві пластини 4. Ці пластини, а також торці зразка на деякій відстані від центра мають заглиблення, в які вкладають сталеві кульки 5. Отже, навантаження на зразок передається через кульки, тобто позацентрово. На зразок в середній його частині ставлять два тензометри 6 в площині, що проходить через кульки та вісь зразка. Тензометри розташовані на діаметрально протилежних боках зразка (рис. 50).

Основні відомості з теорії

Позацентровим називають стиск стержня силами, які прикладені не в центрі ваги його поперечних перерізів. Позацентровий стиск зводиться до комбінації центрального стиску та згину в двох головних площинах. Через наявність згину нормальні напруження розподіляються за перерізом стержня нерівномірно. Теоретична формула для нормальних напружень при позацентровому стиску має вигляд

W + Ы (а.)


де А - площа поперечного перерізу стержня;

yF, zF - координати точки прикладання сили F;

y, z - координати точки, в якій обчислюють напруження;

Iz, Іу - моменти інерції поперечного перерізу відносно осей z та y.

У роботі використовують стержень колового перерізу, тому одну з двох центральних осей можна провести через точку прикладання сили (рис. 51). При цьому формула для напружень спрощується, оскільки yF = 0. Крім того, для кола

Слід відзначити, що формула (а.) непридатна для визначення напружень кінців стержня. Тут характер розподілу напружень за перерізом далекий від лінійного, що відповідає формулі (а.). Згідно з принципом Сен-Венана ця формула дійсна лише для перерізів, достатньо віддалених від кінців. Ця


відстань повинна бути не менше характерного розміру перерізу (у цій роботі діаметра перерізу).

Крім того, формула дійсна лише за умов роботи матеріалу стержня в межах пропорційності. Тому при випробуваннях потрібне обмеження стискуючого навантаження.

Послідовність виконання роботи

На початку роботи вимірюють діаметр d зразка та координати zF точки прикладання стискуючої сили. Обчислюють площу перерізу A та радіус інерції

i . Модуль пружності матеріалу зразка (сталь) E =2-10 МПа = 2-10 кН/см .

Визначають ціну поділки с та базу 1 тензометрів.

Випробування починають з деякого початкового навантаження, наприклад 10 кН, при якому знімають перші відліки приладів. Далі навантаження збільшують однаковими частками, наприклад AF = 30 кН., знімаючи на кожній ступені навантаження відповідні відліки тензометрів. Випробування зупиняють при навантаженні 100... 130 кН.

Відповідно до формули (а.) напруження при останньому навантаженні становить 40...52 МПа, тобто набагато менше межі пропорційності сталі (200­300 МПа).

Знаходять середній приріст відліків

За цими значеннями обчислюють відносну деформацію, що відповідає одній частці навантаження

Теоретичні значення напружень в точках 1 та 2 для однієї частки навантаження

Порівнюють експериментальні й теоретичні значення напружень. Для

Є =

Надпись: напруження в точці 1 повинно розбіжність міждорівнювати нулю. Для точки 2изначають експериментальним й теоретичним значеннями:

S2m _ S2e

•100%.

S2m

Контрольні запитання

Що таке позацентровий стиск?

Як розподіляються за перерізом нормальні напруження при позацентровому стиску?

Що таке ядро перерізу?

Як обчислюють теоретичні напруження при позацентровому стиску?

Чому при випробуваннях тензометри треба розташовувати не ближче, ніж d від кінців зразка?

Якими приладами вимірюють деформації зразка?

Як здійснюється позацентровий стиск в роботі?

Як обчислюють експериментальні напруження?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я