Испытание гвоздевого соединения на сдвиг. Теоретическое обоснование, протокол испытания, страница 2

Протокол испытания гвоздевого соединения на сдвиг

Порода древесины сосна Температура воздуха t, °С 15-16°

Относительная влажность воздуха w, % : 60%

Влажность древесины, %: 8%

Испытания проводится по шкале Б с ценой деления 10 кгс

Таблица 1

Нагрузка N, кгс	Показания приборов				Средняя деформация сдвига δ, мм	Разность полных деформаций Δ, мм
	индикатор 1		индикатор 2
	n₁	δ₁	n₂	δ₂
0	0,76	0	0,95	0	0	0
200	0,77	0,01	0,94	0,01	0,01	0,01
400	0,55	0,21	0,69	0,26	0,235	0,225
600	0,32	0,44	0,45	0,5	0,47	0,235
800	9,78	0,98	0,16	1,11	1,045	0,575
1000	8,46	2,3	9,34	1,61	1,955	0,91
1200	6,80	3,96	7,95	3,0	3,48	1,525
1400	3,18	7,58	4,43	6,52	7,05	3,57
1500

Для исключения начальных, рыхлых деформаций образец перед началом нагружения предварительно обжимаем пробной нагрузкой, составляющей около 10 % от расчетной нагрузки N_u. После выдержки в течении 3-5 минут под пробной нагрузкой образец разгружаем, корректируем начальные показания приборов и приступаем к испытаниям.

Образец доводим до разрушения, начало которого характеризуется ростом деформаций в соединении без увеличения внешней нагрузки.

Разрушающую нагрузку N_u определяем по силоизмерителю машины с точностью цены деления его шкалы.

8. По показаниям приборов вычислить в таблице 1 значения деформаций сдвига между соединенными элементами

δ₁₍₂₎=(n_i-n₀)с_d

И их средние значения

δ_ср=(δ₁+δ₂)/2

где n_i – отсчет по прибору на i-й ступени нагружения, n₀ – нулевой отсчет по прибору до начала приложения нагрузки; с_d – цена деления шкалы прибора.

9. Вычисляем разности Δ полных деформаций на каждой ступени загружения и построить графики зависимости деформаций сдвига δ от нагрузки N (рис.3) и приращений Δ деформаций от нагрузки N (рис.4).

По графику определяем фактическую деформацию сдвига δ_n=0,35 мм, при действии на образец расчетной нагрузки N_n=441,68 кгс и нагрузку N_δ=1010 кгс, при которой величина деформаций в соединении достигает δ=2 мм, что соответствует исчерпанию несущей способности соединения по деформациям.

По графику определяем нагрузку N_1-2=800 кгс, при которой резко возрастает скорость деформирования образца.

10. Вычисляем коэффициенты, характеризующие работу гвоздевого соединения:

К₁=N_u/N_n, К₂= N_1-2/N_nК₃= N_δ/N_n

К₁= 1500 / 441,68=3,4

К₂= 800 / 441,68=1,81

К₃=1010 / 441,68=2,29

Образец после разрушения.

Вывод: В ходе лабораторной работы «Испытание гвоздевого соединения на сдвиг» определили следующие характеристики:

1. Разрушающее усилие N_u = 1500 кгс, что находится в пределах теоретически ожидаемой разрушающей нагрузки N=1325 - 1767 кгс. Разрушение произошло в результате изгиба гвоздя, как и показали теоретические расчеты. В результате нагружения гвоздь получил значительные изгибные деформации в середине. Смятие древесины элементов соединения небольшое.

2. Определили нагрузку N_δ=1010 кгс, при которой величина деформации в соединении достигает δ=2 мм, что соответствует исчерпанию несущей способности соединения по деформациям.

3. Определили верхнюю границу области упругой работы N_1-2=800 кгс, при которой резко возрастает скорость деформирования образца.

4. Максимальные деформации соединения, соответствующие разрушающему усилию N_u = 1500 кгс составили δ=7,05 мм.

5. По данным эксперимента и построенным графикам определили коэффициенты, характеризующие работу соединения:

К₁=3,4 (общий запас прочности)

К₂=1,81 (запас прочности по пределу упругой работы)

К₃=2,29 (запас прочности по предельному значению величины сдвига δ=2 мм)

Таким образом, несущая способность соединения обеспечена. Расчетная нагрузка оказалась меньше фактической в 3 раза.

Данный вид соединения можно применять в стыках и узлах деревянных конструкциях, в которых возможен взаимный сдвиг соединяемых элементов, и если этот узел находится в контролируемом месте.

1 2

Скачать файл