Порядок выполнения и обработка результатов

Испытание на изгиб стальной балки двутаврового сечения (двутавр №15, длина пролета l) проводится на универсальном лабораторном столе.

Экспериментально нормальные напряжения по высоте балки определяются при помощи 6 тензодатчиков сопротивления, попарно наклеенных на балку, равноудаленных от нейтрального слоя (рисунок 10).

Рисунок – 10 Схема испытания балки на изгиб

Предварительно балка загружается начальной нагрузкой F₁ = 1 кН и при помощи цифрового измерителя деформаций ИДЦ-1 берутся начальные отсчеты по всем 6 датчикам.

Затем нагрузка увеличивается до значения F₂ = 3 кН и снова берутся отсчеты по всем датчикам.

Обработка результатов проводится в следующей последовательности:

- определяются приращения показаний для каждого тензодатчика и средние величины приращений показаний для равноудаленных от нейтрального слоя датчиков;

- определяются опытные значения нормальных напряжений по высоте сечения балки

(14)

где Кσ – тарировочный коэффициент прибора;

ΔП – средние приращения показаний для соответствующей группы датчиков;

- по формуле (12) определяются теоретические значения нормальных напряжений для точек по высоте балки, где наклеены тензодатчики сопротивления;

- по полученным значениям экспериментальных и теоретических напряжений отроются эпюры распределения напряжений по высоте сечения двутавровой балки;

- делается вывод о соответствии теории плоского поперечного изгиба экспериментальным данным.

Контрольные вопросы

1. Какой изгиб называется плоским?

2. Что такое чистый и поперечный изгиб?

3. Какие внутренние силовые факторы возникают в поперечных сечениях бруса в случае действия плоской системы сил?

4. Что такое нейтральный слой и нейтральная ось и как они располагаются в балке?

5. По какой формуле определяются нормальные напряжения в сечении балки при изгибе? Как распределяются нормальные напряжения по сечению?

6. Как опытным путем определить нормальные напряжения?

7. Какие тензометры были использованы для определения нормальных напряжений при изгибе? В чем их преимущество по сравнению с другими тензометрами?

8. Покажите расчетную схему балки при изгибе, на которой проводилось определение напряжений в лабораторной работе. Постройте эпюру изгибающих моментов для этой схемы и подсчитайте расчетный момент.

9. Как определить максимально допустимую величину нагрузки на испытываемую балку?

10. Как теоретически подсчитать величину ожидаемых максимальных напряжений в балке, подвергаемой опытному испытанию на изгиб?

11. Как ориентированы в изгибаемой балке главные площадки на уровне нейтрального слоя и в точках, наиболее удаленных от этого слоя? Нарисуйте эти элементы со всеми напряжениями.

Лабораторная работа № 9

Определение перемещений при плоском поперечном изгибе

Цель работы – определить опытным путем прогибы и углы поворота сечений балки и сравнить их с теоретическими значениями.

Основные сведения

Под действием внешних нагрузок, расположенных в одной из главных плоскостей балки, ось балки искривляется в той же плоскости, в результате чего центры тяжести поперечных сечений перемещаются в направлении, перпендикулярном первоначальному (недеформированному) положению.

Согласно принятым допущениям в теории плоского изгиба деформация балки характеризуется двумя параметрами: вертикальным прогибом «у» и углом поворота «θ».

Угловые и линейные перемещения определяются аналитически путем интегрирования дифференциального уравнения изогнутой оси балки:

EJу" = М (15)

где: EJ – изгибная жесткость балки;

М – изгибающий момент в поперечном сечении балки;

у" – кривизна в рассматриваемом сечении балки (у – прогиб или вертикальные перемещения точек оси балки).

Могут использоваться и другие методы: универсальные уравнения метода начальных параметров, энергетические методы (интеграл Мора, способ Верещагина) и др.

Для опытного определения линейных и угловых перемещений используется настольная установка – двухопорная балка типа СМ-4 (рисунок 11). Установка представляет собой балку, изготовленную из стальной полосы 4х30 мм, опирающуюся на две шарнирные опоры.

Рисунок – 11 Установка для определения перемещений при изгибе

1 – основание; 2 – подвижная стойка; 3 – стержень; 4 – шкала перемещения подвижной стойки; 5 – исследуемый образец, 6 – гиревая подвеска с набором грузов; 7 – неподвижная стойка; 8 – индикатор

Конструкция установки позволяет изменять длину пролета, точку приложения нагрузки и ее величину, а также получать двухопорную консольную балку. Нагружение исследуемого образца осуществляется с помощью гиревого подвеса и набора грузов.

Нагрузка прикладывается сосредоточенно.

Измерение прогибов и углов поворота опорных сечений балки производится с помощью индикаторов линейных перемещений часового типа с ценой деления 0,01 мм.

Для измерения угла поворота опорных сечений в конструкции шарнирной опоры установки предусмотрен рычаг (стержень) длиной lс = 100 мм, закрепленный перпендикулярно к оси балки и поворачивающийся вместе с сечением балки в результате ее деформации. При этом свободный конец рычага описывает дугу (радиуса 50 мм), длину которой и замеряет индикатор линейных перемещений, закрепленный на стойке опорного устройства и упирающийся штифтом в свободный конец рычага.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: