Расчет балок на жесткость Сварная балка Сложное сопративление Совместное действие изгиба и кручения Сопромат Лабораторный практикум Опытная проверка теории косого изгиба

Задачи по сопротивлению материалов

Лабораторный практикум является неотъемлемой и существенной составной частью учебного процесса по изучению сопротивления материалов. Его целью является:

сообщить учащимся необходимые сведения о современных методах изучения механических свойств материалов;

ознакомить их с поведением элементов конструкций и сооружений при их деформировании под нагрузкой;

привить навыки проверки опытным путем результатов теоретического расчета;

дать представление о существующих испытательных машинах, установках, приспособлениях и измерительных устройствах.

Лабораторные работы по сопротивлению материалов можно условно подразделить на три группы. Определение опорных реакций Лекции по сопромату, теория, практика, задачи

К первой группе относятся работы по изучению физико-механических свойств материалов и определению их характеристик.

Ко второй группе – работы, посвященные опытной проверке теоретических положений сопротивления материалов.

К третьей группе – работы, посвященные специальным методам исследования образцов, моделей, элементов конструкций или сооружений (оптический метод и др.).

В настоящем пособии в соответствии с существующими учебными программами, рассматриваются лабораторные работы только двух первых групп. Описание используемых в лабораторных работах испытательных машин, установок, измерительной аппаратуры дается только в схемах и в объеме, достаточном для понимания принципов их устройства и действия.

При описании лабораторных работ приводятся:

их цели и содержание,

описание и характеристики применяемого оборудования,

методики практического выполнения работ,

методики обработки опытных результатов.

Предполагается, что обучаемые имеют на руках специальные журналы лабораторных работ, в которые заносятся опытные и расчетные результаты. Наконец, предусматривается, что при подготовке к выполнению каждой лабораторной работы учащийся должен изучить не только сведения, приведенные в настоящем пособии, но и учебный материал, изложенный на аудиторных занятиях и в рекомендуемой учебной литературе.

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКь КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Данный цикл составляют работы, посвященные определению механических характеристик прочности и пластичности материала при растяжении, сжатии и сдвиге (срезе, скалывании), модулей упругости I и II рода и коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона).

10.1. Испытание на растяжение образца

из низкоуглеродистой стали

Целью испытания является изучение поведения образца материала в процессе растяжения и определение механических характеристик материала (предела пропорциональности σpr, предела текучести σy, временного сопротивления (предела прочности) σut, относительного остаточного удлинения εr и относительного остаточного сужения площади поперечного сечения Ψ ).

10.1.1. Применяемые машины и приборы

Для испытаний образцов на растяжение применяется большое количество самых разнообразных машин как отечественного, так и зарубежного производства. Устройство большинства машин для статических испытаний материалов предусматривает две главные операции – осуществление деформации образца с заданной скоростью и измерение силы его сопротивления деформации методом статического равновесия.

Нагружающий механизм в машинах, как правило, бывает двух разновидностей: гидравлический и винтовой. В винтовых машинах нагружающий механизм состоит из поступательно перемещающегося винта и вращающейся гайки. В гидравлических машинах нагружение осуществляется перемещением одного из двух захватов, в которых устанавливается образец, поршнем гидравлического цилиндра.

Силоизмерительные устройства чаще всего осуществляют уравновешивание воздействия на образец либо маятниковым противовесом с системой рычагов – в машинах с винтовым нагружением , либо давлением измерительного цилиндра, действующим на маятниковый противовес, – в машинах с гидравлическим нагружением. В любом случае величина усилия будет пропорциональна отклонению маятника, которое передается на шкалу силоизмерителя.

Обычно механизмы для измерения усилий оснащаются диаграммными аппаратами, записывающими зависимость деформаций образцов от нагрузок. Рассмотрим принципиальные схемы и принцип работы машин, указанных двух типов.

 На рис. 10.1.1 показана принципиальная схема испытательной машины с винтовым нагружением и маятниковым силоизмерителем рычажного типа. Такова, например, машина российского производства ИМ-4Р. Усилие на образец 1 передается через винт 2 при вращении гайки 3 электродвигателем или вручную. Это же усилие через систему рычагов 4–7 отклоняет маятник 8. При этом с помощью поводка 9 перемещается каретка 10 вдоль силовой шкалы 11. Вращение же от гайки 3 через систему зубчатых колес передается диаграммному барабану 12. Так регистрируется продольная деформация образца. В процессе нагружения образца записывающее устройство фиксирует диаграмму испытания.

 На рис. 10.1.2 дана принципиальная схема ис-пытательной машины с гидравлическим нагружением и маятниковым силоизмерителем, соединенным с измерительным цилиндром. Таковы, например, машины российского производства ГМС-20 и ИМЧ-30. Масло с помощью насоса под давлением поступает в полость ниже поршня 1 рабочего цилиндра 2 и поднимает тяги 3, с которыми связан верхний захват образца 4. Так производится нагружение образца, поскольку он с помощью нижнего захвата соединен с неподвижной станиной 5. Измерение усилия производится с помощью измерительного цилиндра 6 и маятника 7. Давление масла перемещает поршень 8 вниз и тем самым с помощью системы тяг отклоняет маятник. При этом зубчатая рейка 9 перемещается и вращает зубчатое колесо с укрепленной на нем стрелкой силоизмерителя. Диаграммный аппарат автоматически записывает кривую «нагрузка – деформация».

 При выполнении данной работы целесообразно использование таких измерительных приборов, как штангенциркуль и микрометр.

 Штангенциркуль применяется для измерения расчетной длины образца, его диаметра или толщины и ширины образца, если он плоский. Штангенциркули бывают с нониусами, позволяющими производить отсчеты измерений с точностью до 0,1; 0,05 и 0,02 мм. Выбор инструмента определенной точности производится в зависимости от требований, предъявляемых к данному испытанию. Подробно с устройством и работой со штангенциркулем можно познакомиться в специальной литературе, здесь же приводится только его общий вид (рис. 10.1.3).


Микрометр позволяет производить обмер диаметра образцов до и после их испытания с более высокой точностью, чем штангенциркулем. Цена деления шкалы микрометра равна 0,01 мм. Однако на глаз можно взять отсчет с точностью до половины деления шкалы, что соответствует 0,005 мм. Общий вид микрометра показан на рис.10.1.4. 


Расчеты на прочность и жесткость валов