Сопротивление материалов: Практикум по лабораторным работам, страница 5

.

Сравнивая результатов опыта и теоретического расчета имеем:

.

Лабораторная работа №6.
Проверка трех положений механики на
примере деформаций двухопорной балки

Цель работы – путем проверки теорем о взаимности работ и взаимности перемещений, а также принципа независимости действия сил закрепление представления о данных положениях механики.

6.1. Описание установки

Работа выполняется на установке СМ-4А (рис. 6.1.).

Рис. 6.1. Схема установки СМ-4А.

Установка позволяет измерять прогибы и углы поворота сечений балки 1, опирающейся на подвижную и неподвижную шарнирные опоры 2 и 3 и загруженной двумя сосредоточенными силами (см. грузы 4 и 5 на подвесах 6 и 7). В зависимости от исследуемой схемы загрузки балки подвесы 6 и 7 могут быть расположены в любом сечении балки (в пролете либо на консоли). Длина консоли и пролета могут меняться посредством передвижки опоры 2 (величина передвижки контролируется по масштабной линейке 8). Прогибы измеряются индикаторами часового типа 9 и 10, закрепляемыми на стойках 11 и 12, расположение которых также может быть произвольным по длине балки.

Углы поворота  сечений измеряются только на опорах по величине перемещений  концов стержней 13 и 14, которые жестко закреплены на балке:

;

здесь перемещения  измеряются индикаторами 15 и 16;  - длина стержней.

Наибольшая допускаемая нагрузка на балку – две силы не свыше 6 кгс каждая.

6.2. Последовательность выполнения работы

1. Подготовить установку к выполнению работы: поместить подвесы и индикаторы для измерения прогибов в сечения I – I и II – II (положение сечений принимается по указанию преподавателя); установить индикаторы для измерения углов и прогибов на начальный отсчет 5,00мм.

2. Нагрузить балку в сечении I-I произвольной силой  и определить прогибы балки в сечениях I-I () и II-II (), а также угол поворота сечения на опоре () от этой силы.

Примечание. Первая цифра индекса при  и  указывает сечение, в котором измеряются перемещения, вторая – силу, вызывающую это перемещение. Суммарные перемещения обозначаются однозначным индексом, указывающим только номер сечения.

3. Нагрузить балку в сечении II-II произвольной силой , не равной , и определить прогибы балки в сечениях I-I () и II-II (), а также угол поворота сечения на опоре  под действием сил  и .

4. Разгрузить сечение I-I, оставив нагрузку в сечении II-II, и определить прогибы в сечениях I-I () и II-II (), а также угол поворота сечения на опоре  под действием одной только силы .

5. Произвести проверку принципа независимости действия сил:

;

;

.

6. Произвести проверку теоремы о взаимности работ:

7. Произвести проверку теоремы о взаимности перемещений. Для этого опыт следует повторить при  и убедиться в равенстве .

Лабораторная работа №7.
Определение деформаций балки на двух опорах

Цель работы – экспериментально определить прогибы и углы поворота балки на двух опорах под действием сосредоточенных сил и проверить результаты опыта теоретическим расчетом.

Работа выполняется на установке СМ-4А (рис.6.1.) (описание установки см. в лаб. раб. №6).

7.1. Последовательность выполнения работы

1. Подготовить установку к выполнению работы согласно схеме, указанной преподавателем.

2. Произвести измерение размеров поперечного сечения балки с помощью штангенциркуля.

3. Установить индикаторы на отсчет 5,00 мм.

4. Нагрузить балку начальной нагрузкой и взять отсчеты по индикаторам.

5. Давая одновременные приращения нагрузок на величину  и , произвести три – четыре нагружения балки в упругой зоне, записывая каждый раз отсчеты по индикаторам. Наибольшая величина нагрузки не должна превышать 6кг на один гиревой подвес.

6. Балку разгрузить и сравнить показания индикаторов с первоначальными.

7. Вычислить средние арифметические приращения прогибов и углов поворота в контролируемых сечениях при увеличении нагрузок на  и .

8. Задавшись сосредоточенными нагрузками, равными  и , выполнить теоретический расчет линейных и угловых перемещений балки в тех сечениях, в которых они измерялись (способ расчета указывается преподавателем).

9. Произвести сравнение результатов опыта и теоретического расчета. Для каждого сечения:

,

где  и  - соответственно теоретическое и опытное значения перемещений в контролируемом сечении.

Лабораторная работа №8.
Исследование напряженного состояния
тонкостенной трубы при одновременном
действии на нее крутящего и изгибающего
моментов

Цель работы – экспериментальное определение величины и направления главных напряжений в тонкостенной трубе при изгибе с кручением и проверить результаты опыта теоретическим расчетом.

8.1. Описание установки

Работа выполняется на установке СМ-18А (рис.8.1.). Материал трубы – сплав алюминия Д16Т. Напряжения измеряются электротензометрическим способом с помощью измерителя деформаций ИД-70.

К трубе 1, защемленной одним концом в станине 2, приложен крутящий и изгибающий моменты посредством предусмотренного конструкцией установки нагрузочного рычага 3.

На левый его конец передается усилие от гиревого подвеса 4 с грузами 5 посредством шнура, переброшенного через блок 6. На правом конце имеется гиревой подвес 7 для грузов 8.

Если грузы 5 и 8 одинаковые, на трубу передается только крутящий момент, если же они разные, то труба работает на кручение с изгибом.

Возникающие при этом напряжения измеряются с помощью розетки из трех тензодатчиков (Т₁, Т ₃ и Т ₄), расположенных под углом 45⁰ друг к другу.

8.2. Последовательность выполнения работы

1. Измерить наружный диаметр трубы D и расстояние l от сечения приложения нагрузки до сечения, в котором измеряется напряжение. Внутренний диаметр трубы d=54 мм.

2. Приложить к образцу начальную нагрузку и, подключая измерительный прибор к каждому датчику, взять отсчеты по реохорду.