16310

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Лабораторная работа АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ Цель работы: Приобретение практических навыков по измерению прогибов и деформаций балок. Содержание работы: Балкой называют стержень нагруженный силами действующими в напра...

Русский

2013-06-20

2.26 MB

21 чел.

Лабораторная работа

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ

Цель работы:

Приобретение практических навыков по измерению прогибов и деформаций балок.

Содержание работы:

Балкой называют стержень, нагруженный силами, действующими в направлении, перпендикулярном его оси. Консольной балкой называют балку, которая заделана (защемлена) на одном конце и свободна на другом (рис.1). Условия заделки (защемления) должны исключить возможность поворота или смещения этой части балки, в то время как на свободном конце возможно и то, и другое.

Рис. 1. Схематичное изображение консольной балки, нагруженной на свободном конце сосредоточенной силой

Поперечные нагрузки, действующие на балку, заставляют ее изгибаться, т.е. деформируют продольную ось балки. В инженерной практике часто возникает необходимость определения прогибов в различных точках балки, что связано с ограничением предельно допустимых прогибов, например, валов или многочисленных строительных конструкций.

Уравнение прогиба упругой линии балки постоянного сечения (рис. 1):

 (1)

В начале координат (x = 0) прогиб наибольший:

, (2)

где E – модуль упругости материала балки; J – момент инерции поперечного сечения балки.

Напряжения (нормальные) от изгиба в любом сечении балки:

 (3)

где W– момент сопротивления поперечного сечения балки; x1– расстояние от средней точки между опорами деформометра до оси талрепа

Рис. 2. Распределение напряжений по сечению A – А балки при изгибе

Характер распределения напряжений от изгиба по сечению балки позволяет определить величину σmax (напряжения в крайних волокнах сечения) методом тензометрирования, т.е. измерением деформаций, и вычислением напряжений по закону Гука (рис. 2)

, (4)

где ε – деформации растяжения крайних волокон балки в направлении ее продольной оси.

Для экспериментального определения деформаций вообще (и при изгибе балок, в частности) широко используется механический тензометр Гугенбергера (рис.3). В нижней части корпуса 5 прибора закреплены неподвижная 2 и подвижная 13 призмы, определяющие базу l измерений. Изменение длины базы тензометра при деформации поверхности, на которой установлен прибор с помощью струбцины, приводит к повороту подвижной призмы и соединению с ней рычага 12, который с помощью траверсы 10 перемещает стрелку 6 относительно шкалы 3. Пружина 4 выбирает зазоры в подвижных соединениях для устранения "мертвого" хода. Винт 8 позволяет установить стрелку в закрепленном тензометре на любое место по шкале (например, на нулевую отметку), а также позволяет переставлять стрелку при измерениях деформаций, больших, чем деформации, соответствующие данной шкале. Шкала тензометра с базой 20 мм имеет 50 делений. Цена одного деления 0,05·10-3 .

Оборудование и материалы:

  1.  Установка для жесткого закрепления балки прямоугольного сечения с талрепом для перемещения свободного конца балки (рис.4);
  2.  Деформометр Гугенбергера;
  3.  Балка прямоугольного сечения;
  4.  Прибор для измерения величины прогиба: индикатор часового типа ИЧ-10 на штативе;
  5.  Линейка, штангенциркуль.

Рис. 5. Установка для нагружения консольных балок:

1 - основание; 2 - пластина с болтами для реализации схемы жесткой заделки балки; 3 - балка прямоугольного сечения; 4,6 - шарниры; 5 – талреп.

Меры безопасности:

К работе с указанной установкой допускаются лица, ознакомленные с её устройством, принципом действия и порядком проведения работы.

Задание:

Произвести замеры прогибов и деформаций, используя показания приборов (индикатора часового типа, тензометра Гугенбергера), в четырех сечениях балки равноудаленных друг от друга.

Порядок выполнения работы:

  1.  Измерить необходимые размеры консольной балки. Рассчитать осевые моменты инерции и сопротивления сечения балки.
  2.  Установить деформометр на балку, измерив расстояние х1 от средней точки между опорами деформометра до оси талрепа.
  3.  Установить индикатор часового типа ИЧ – 10 на штативе для измерения прогиба на расстоянии х от оси талрепа.
  4.  Нагрузить балку вращением талрепа на несколько делений по деформометру. Используя показания деформометра, рассчитать величину силы P, действующей по оси талрепа. Для данного значения силы P подсчитать прогиб балки на расстоянии х и сравнить его с фактическим по показаниям индикатора.
  5.  Занести в таблицу показания деформометра, расстояние х1, силу P, расчетное и экспериментальное значения прогиба на расстоянии х. Сравнить результаты расчета и эксперимента.
  6.  Повторить работу по пп. 2–5, установив приборы на других расстояниях от оси талрепа, нагружая балку до 5-6, 10-12, 15-17 делений (по деформометру).
  7.  Составить отчет и подготовиться к защите по теоретическим вопросам.

Содержание отчета:

  1.  Название и цель работы.
  2.  Задание.
  3.  Таблица с результатами показаний деформометра, индикатора часового; расчетных силы и прогибов.
  4.  Сравнение результатов полученных теоретически (вычисленных с помощью показаний тензометра) и практически (показания индикатора часового типа).
  5.  Выводы.

Контрольные вопросы:

  1.  Какие внутренние силовые факторы возникают в поперечных сечениях балок при изгибе?
  2.  Какой вид изгиба реализуется на лабораторной установке, используемой в работе?
  3.  Как распределены нормальные напряжения по высоте балки при изгибе?
  4.  В каких точках сечения нормальные напряжения максимальны?
  5.  Что такое осевой момент инерции сечения балки, и какова его размерность?
  6.  Что такое осевой момент сопротивления, и какова его размерность?
  7.  Как вычислить момент инерции относительно центральной оси для прямоугольного поперечного сечения балки?
  8.  Как вычислить момент сопротивления для прямоугольного поперечного сечения балки?
  9.  Что такое прогиб?
  10.  Каким прибором измеряют прогибы балок? Чему равна цена деления этого прибора?
  11.  Что такое деформация?
  12.  Каким прибором измеряют деформацию балок? Чему равна цена деления этого прибора?
  13.  Во сколько раз и в какую сторону изменятся прогибы и углы поворота балки, если, не меняя нагрузок и размеров  сечения, увеличить её длину вдвое?
  14.  Во сколько раз изменятся прогибы, если, не изменяя нагрузок и условий закрепления, увеличить все её линейные размеры в два раза?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29397. Бесштанговые насосные установки с погружными центробежными насосами 36 KB
  Конструктивные особенности насосной установки с ЭЦН и электропривода. Установка с ЭЦН состоит из следующих основных элементов см. Серийно выпускаются ЭЦН около 30 типоразмеров с подачей от 40 до 500 м3 в сутки и номинальным напором от 400 до 1500 м. Погружной электродвигатель ПЭД ЭЦН представляет собой трехфазный асинхронный двигатель на 3000 об мин в герметичном исполнении с короткозамкнутым ротором помещенный в стальную трубу заполненную трансформаторным маслом и рассчитанный для работы при температуре пластовой жидкости до 90 0С.
29398. Электробуры. Особенности технологии электробурения 28.5 KB
  Особенности технологии электробурения. Преимущества электробурения состоит в том что используется погружной ЭД приводящий во вращение рабочий инструмент на уровне забоя и имеется возможность контролировать фактическую мощность измерительных приборов. Использование электробурения особо широко применялось в 4060 гг прошлого столетия. В то же время использование электробурения позволяет решать многие проблемы связанные с усложнением строительства скважин.
29399. Электропривод ротора 31 KB
  Требования к ЭП ротора буровой установки: Должен иметь мягкую механическую характеристику. Повышению эффективности привода ротора способствует применение электромагнитных муфт различных конструкций устанавливаемых между двигателем и ротором. Пуск и регулирование частоты вращения ротора связаны с потерями энергии в электромагнитной муфте приводящими к её нагреву и муфту необходимо интенсивно охлаждать.
29400. Назначение и конструктивные особенности электромагнитных муфт и тормозов буровых установок 118.5 KB
  Электромагнитные муфты скольжения. Частота вращения n2 n1 ведомого вала 1 зависит от тока возбуждения муфты и момента сопротивления на этом валу. Рассмотрим процесс разгона муфты. Пусть момент сопротивления Mc на ведомом валу муфты равен номинальному МНОМ и приводной двигатель вращает ведущую часть со скоростью n1.
29401. Электрооборудование буровых установок 85.5 KB
  Процесс бурения скважин включает в себя следующие операции: Спуск бурильных труб с долотом разрушающим инструментом в скважину. Наращивание колонны бурильных труб по мере углубления скважины. Подъем труб для замены изношенного долота. При роторном бурении вращение долота осуществляется с помощью колонны бурильных труб.
29402. Электропривод буровых лебедок 80.5 KB
  Кроме подъема и спуска колонны бурильных труб КБТ с помощью буровой лебедки часто осуществляют свинчивание и развинчивание труб их перенос и установку подъем и опускание незагруженного элеватора а также подачу долота на забой. Причем для подъема КБТ служат приводные двигатели лебедки а для спуска электромагнитные тормоза индукционного или электропорошкового типа или приводные двигатели в режиме динамического или рекуперативного торможения. Требования к электроприводу буровой лебедки. Электропривод буровой лебедки БЛ должен обеспечивать...
29403. Электропривод буровых насосов 44.5 KB
  Основными параметрами характеризующими работу насоса являются его подача Q и напор p развиваемый при заданной подаче. Мощность привода насоса определяется произведением Q∙p. В бурении в основном применяются поршневые насосы со сменными цилиндровыми втулками позволяющие изменять подачу насоса. В зависимости от диаметра втулки будет изменяться подача насоса а также предельнодопустимое давление на выходе насоса снижающееся при увеличении диаметра втулки.
29404. Электропривод постоянного тока по системе ТП-Д 28.5 KB
  В буровых установках для бурения скважин глубиной 6510 км в ЭП буровых насосов используются ДПТ управляемые по системе ТПД. Буровыми насосами с регулируемым ЭП по системе ТПД оснащаются буровые установки БУ2500 ЭП и БУ6500 ЭП и установки морского бурения. Механическая характеристика регулируемого ЭП бурового насоса по системе ТПД.
29405. Автоматические регуляторы подачи долота 94 KB
  Подача долота это последовательное опускание верхней точки КБТ в процессе бурения при этом скорость подачи долота должна быть равна скорости разбуривания. Задача плавной и равномерной подачи долота решается применением автоматических регуляторов. В зависимости от места расположения автоматические регуляторы подачи долота бывают наземными или глубинными погружными.