12605

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ Методические указания к лабораторной работе № 13 по курсу Сопротивление материалов для студентов механических специальностей Составители: Миронов А.И. к.т.н. доцент кафедры Теоретическая и прик

Русский

2013-05-02

107 KB

2 чел.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ

КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ

Методические указания к лабораторной работе № 13

по курсу «Сопротивление материалов»

для студентов механических специальностей

Составители:  

Миронов А.И., к.т.н., доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика»,

Кукарина А.Ю., ассистент кафедры «Теоретическая и прикладная механика».

Рецензент: Цейтлин А.М., к.т.н, доц. кафедры «Холодильные машины»

Определение напряжений при косом изгибе консольной балки. Метод. указания к лабораторной работе № 13 по курсу «Сопротивление материалов» для студентов механических специальностей / АГТУ; Сост. А.И.Миронов, А.Ю.Кукарина. – Астрахань, 2005. -  10 с.

В методических указаниях представлено устройство экспериментальной установки СМ-23, изложен теоретический метод определения напряжений в консольной балке при косом изгибе, приведена методика экспериментального определения напряжений.

Методические указания  рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Теоретическая и прикладная механика»

7.02.2005 г. Протокол № 5

Астраханский государственный технический университет


1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное и теоретическое определение напряжений в консольной балке при косом изгибе.

2. ЗАДАЧИ РАБОТЫ

2.1. Теоретическое определение нормальных напряжений в произвольном поперечном сечении балки.

2.2. Экспериментальное определение нормальных напряжений в том же сечении балки.

2.3. Сравнение полученных теоретических и экспериментальных результатов.

3. ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ

3.1. Установка СМ-23.

3.2. Механический тензометр Гугенбергера.

3.3. Измерительный инструмент: штангенциркуль с ценой деления 0,1 мм.

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Экспериментальное определение напряжений в консольной балке при косом изгибе производится на установке СМ-23, схема которой представлена на рис.1.

Испытуемый образец - стальная балка 6 прямоугольного поперечного сечения, вставленная своей поворотной оправкой 4 в расточку защемляющей опоры 1. Такое соединение позволяет поворачивать балку вокруг её продольной оси с последующим жестким закреплением рукояткой 2 зажима. Угол поворота
 

Рис.1.  Общий вид лабораторной установки для

исследования напряжений в консольной балке

1 - защемляющая опора (заделка),  

6 - балка,

2 - рукоятка зажима,

7 - подвеска,                     

3 - шкала углов поворота,         

8 - гири,

4 - поворотная оправка,

9 - винт                       

5 - рычажный тензометр,

устанавливается по шкале 3, имеющейся на опоре 1, и риске, нанесенной на поворотной оправке 4.

Нагрузка F на балку обеспечивается гирями 8 через подвеску 7. Подвеску с гирями можно перемещать вдоль балки, вследствие чего обеспечивается возможность изменения места приложения нагрузки.

Экспериментально напряжения в заданной точке на поверхности балки определяем по закону Гука

экс = Еэкс

5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Косым изгибом называется вид нагружения, при котором оба изгибающих момента Мх и Му не равны нулю. Косой изгиб возникает, если плоскость изгибающего момента не содержит ни одну из главных центральных осей сечения, либо нагрузки действуют в разных плоскостях.

При косом изгибе балка находится в условиях сложного сопротивления, при этом в её поперечных сечениях в общем случае возникают четыре внутренних силовых фактора: перерезывающие силы Qx и Qy и изгибающие моменты Мх и Му. Нагружение балки по схеме на рис. 2,а можно представить  как сумму изгибов относительно осей х и у – рис. 2,б.

Тогда на основании принципа суперпозиции (принципа независимости действия сил) напряжения в любой точке произвольного сечения можно определить по формуле:

.

В нашем случае изгибающие моменты в сечении z = a (рис. 1):

Рис. 2. Расчетная схема балки

Теоретически нормальные напряжения в некоторой точке А балки (рис. 2,б) определяются по формуле:

                              (1)

Параметры, входящие в эту формулу ясны из схем на рис.1 и 2.

Экспериментально напряжения в точках на поверхности балки определяются с использованием закона Гука через деформации, измеряемые рычажным тензометром. В данной лабораторной работе применяется тензометр с базой lб = 20 мм и ценой деления измерительной шкалы С  = 10-3 мм.

Связь между напряжениями и деформациями выражается законом Гука

                                                          (2)

где Е - модуль упругости материала балки (в данной работе принимаем   Е = 2·106 кг/см2 ),

- относительная продольная деформация, равная:

                                            (3)     

где Д – изменение показаний тензометра (делений).

Подставляя (3) в (2), получим окончательно расчетную формулу для определения экспериментального значения нормального напряжения:

  (кг/см2),                                             (4)

6. ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТЫ

6.1. Теоретический расчет:

6.1.1. Составляем расчетную схему исследуемой балки. В качестве расчетной нагрузки на балку принимаем сосредоточенную силу, действующую вдоль оси подвески. Расчетную схему балки принимаем в виде, изображенном на рис. 2, а;

6.1.2. Выбираем поперечное сечение и точку А, в которой будем вычислять нормальное напряжение. Устанавливаем тензометр;

6.1.3. С помощью штангенциркуля определяем размеры поперечного сечения балки (размеры b и h и величину b1, рис. 2)

6.1.4. Задаемся значением угла α, силы F, величинами l и a;

6.1.5. По формуле (1) вычисляем нормальное напряжение в выбранной точке.

6.2. Проведение эксперимента:

6.2.1. Рукояткой зажима закрепляем балку под углом α к вертикали;

6.2.2. Снимаем и записываем в таблицу начальное показание тензометра Дн. Навешивая на подвес грузы, нагружаем балку заданной силой F. Снимаем конечное показание тензометра Дк. Показания тензометра Дн и Дк снимаются с точностью ± 0,5 деления шкалы

Д = ДкДн.

6.2.3. Вычисляем нормальное напряжение по формуле (4), и записываем в таблицу результаты эксперимента.

7. ФОРМА ОТЧЕТА

Лабораторная работа № ___

Тема:

Цель работы:

Задачи работы:

Схема лабораторной установки:

Используемые приборы и инструменты (с указанием основных характеристик: цена деления и др.):

Расчетная схема балки:

Исходные параметры эксперимента:

l =   

a =     

F =     

b =    

h =     

=     

Х1 =

Вычисление Т :

Таблица результатов экспериментов

Номер опыта

1

2

3

4

5

6

Показания тензометра,

дел.

до нагружения

после нагружения

изменение показаний тензометра

О, кг/см2

Вычисление О:

Выводы по работе:

Дата выполнения работы и подпись студента

8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Дайте определение косого изгиба.

    2. По  какой  формуле определяются нормальные напряжения при косом изгибе? Поясните каждую из величин, входящих в эту  формулу.

    3. Как можно найти напряжения экспериментальным путем?

    4. Объясните  общее  устройство установки для экспериментального определения напряжений.

    5. Как  провести  опыт по определению напряжений?

    6. Какие  измерительные  приборы используются в опытах и что измеряют с помощью этих приборов?

    7. Принцип работы механического тензометра Гугенбергера.

    8. Что называется базой тензометра?

    9. Причины возможного расхождения экспериментальных и теоретических значений определяемых напряжений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сопротивление материалов. Учебник для вузов / Г.С.Писаренко и др.; под общей редакцией Г.С.Писаренко – Киев: «Вища школа», 1986. – 775с.

2. Афанасьев А.М., Марьин В.А. Лабораторный практикум по сопротивлению материалов. - М: «Наука», 1975. – 287 с.

АГТУ    Тираж 100.    Заказ _______________ « ______» 2005 г.


4

3

2

5

a

L

x

y

x1

5

b

h

6

7

9

8

l

A-A

сечение z = a

Fy

Fх

F

9

A

A

B

Вид  В

6

а)

y

x

x1

A

z = a

l

x

Fx

сечение z = a

a

l

y

F

б)

сечение z = a

z = a

l

y

Fy

y

x

x1

A

ymax

h

y

x

α

x1

b

b1

А


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75754. Химический процесс горения. Факторы, обеспечивающие процесс горения. Основные принципы тушения возгораний 14.17 KB
  Химический процесс горения. Факторы обеспечивающие процесс горения. Для протекания процесса горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества окислителя и источника зажигания. Полное при избытке кислорода продукты горения не способны к дальнейшему окислению.
75755. Понятие о температуре воспламенения и вспышки. Самовозгорание 11.59 KB
  Температура самовоспламенения минимальная температура вещества или материала при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций заканчивающихся пламенным горением. Используются также понятия температура воспламенения температура вспышки. Последняя используется для характеристики всех горючих жидкостей по пожарной опасности и делятся на легковоспламеняющиеся температура до 610С бензин ацетон и т. Температура воспламенения используется для характеристик пыли.
75756. Классификация горючих жидкостей по температуре вспышки 12.31 KB
  Несгораемые материалы которые при воздействии огня или высокой температуры не воспламеняются не тлеют и не обугливаются. К несгораемым относятся все неорганические строительные материалы: бетон железобетон газобетон металл стекло асбест кирпич природные камни цемент известь. Трудносгораемые материалы которые при воздействии огня или высокой температуры с трудом воспламеняются тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника огня. К этой группе относят: смешанные строительные материалы органического и...
75757. Понятие о взрыве паров и газов. Степень взрывоопасности газовоздушной смеси 13.99 KB
  Степень взрывоопасности газовоздушной смеси. Взрывоопасную среду могут образовать смеси веществ газов паров пылей с воздухом и другими окислителями кислород озон. Газовоздушные смеси могут воспламеняться взрываться только тогда когда содержание газа в смеси находится в определенных для каждого газа пределах. Нижний предел соответствует минимальному а верхний максимальному количеству газа в смеси при котором происходят их воспламенение при зажигании и самопроизвольное без притока тепла извне распространение пламени...
75758. Характеристика производственных помещений по степени пожарной опасности 13.33 KB
  Все помещения и здания подразделяются на 5 категорий. Б помещения где осуществляются технологические процессы с использованием ЛВЖ с температурой вспышки свыше 28 С способные образовывать взрывоопасные и пожароопасные смеси. В помещения и здания где обращаются технологические процессы с использованием горючих и трудногорючих жидкостей твердых горючих веществ которые при взаимодействии друг с другом или кислородом воздуха способны только гореть. Г помещения и здания где обращаются технологические процессы с использованием негорючих...
75759. Пожарная сигнализация, ее виды 12.36 KB
  Пожарная связь и сигнализация играют важную роль в мероприятиях для предупреждения пожаров способствуют своевременному их обнаружению и вызову пожарных подразделений к месту возникшего пожара а также обеспечивают управление и оперативное руководство работами на пожаре. Пожарную связь можно подразделить на связь извещения своевременный прием вызовов на пожары диспетчерскую связь управление силами и средствами для тушения пожаров и связь на пожаре руководство пожарными подразделениями. Наиболее надежное и быстродействующее средство...
75760. Понятие системы «Человек-среда обитания» 14.32 KB
  Человеку эти потоки необходимы для удовлетворения своих потребностей в пище воде воздухе солнечной энергии информации об окружающей среде и т. В то же время человек в жизненное пространство выделяет потоки механической и интеллектуальной энергии потоки масс в виде отходов биологического процесса потоки тепловой энергии и др. Естественная среда обеспечивает поступление на нашу планету потоков солнечной энергии что создает в свою очередь потоки растительной и животной масс в биосфере потоки абиотических веществ воздух вода...
75761. Причины региональной деградации биосферы. Формирование техносферы-нового типа среды обитания 15.71 KB
  Этим изменениям во многом способствовали: высокие темпы роста численности населения на Земле демографический взрыв и его урбанизация; рост потребления и концентрация энергетических ресурсов; интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства; массовое использование транспорта; рост затрат на военные цели и ряд других процессов. Достижения в медицине повышение комфортности деятельности и быта интенсификация и рост продуктивности сельского хозяйства во многом способствовали увеличению продолжительности...
75762. Взаимодействие человека и техносферы 12.42 KB
  Взаимодействие человека и техносферы Человек и окружающая его среда гармонично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях когда потоки энергии вещества и информации находятся в пределах благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Любое превышение привычных уровней потоков сопровождается негативными воздействиями как на человека так и природную среду. и действиями человека. комфортное оптимальное когда потоки соответствуют оптимальным условиям взаимодействия: создают оптимальные условия деятельности и отдыха;...