В технике особая роль принадлежит сжимающим напряжениям, т.к. они способны вызывать потерю устойчивости. Например, в сварных конструкциях приходится проводить проверку на устойчивость сжатых частей или элементов балок, стенок сосудов, внутри которых возникает вакуум, а так же сжатых частей ферм. В последнем случае, например, когда стержень состоит из парных уголков, для совместной их работы между ними приваривают прокладки (связи), которые существенно повышают устойчивость стержня в целом, за счет сокращения расчетной длины стержня. В отличии от геометрической длины, расчетная длина зависит еще и от условий закрепления концов стержня, которые учитываются коэффициентом приведенной длины μ, т.е. lрасч = μl ,- гдеl- длина стержня. В общем случае сжатого монолитного стержня критическое значение нагрузки
(2.3)
где Е - модуль упругости материала, J - минимальный момент инерции сечения.
При нагрузках больших критической прямолинейная форма оси стержня становится неустойчивой, т.е. практически исчезает, и стержень переходит к новой криволинейной форме равновесия. Эта новая форма равновесия устойчива, но ее особенностью является весьма резкое нарастание прогибов при превышении нагрузкой критического значения.
При нагружении стойки, состоящей из двух не связанных между собой уголков из алюминиевого сплава (рис 2.5), сжимающей силой, она терн* -\ устойчивость при
(2.4)
где Ркр - критическая сила для одного уголка.
|
Рис. 2.5 Составная стойка из двух уголков |
Рис. 2.6 Схема установки для нагружения составной стойки
Если стержни связаны между собой, то критическая сила Ркр2 в этом случае значительно больше критической силы Ркр1.
Работа выполняется на установке, схема которой показана на рис. 2.6. Стержни 7, выполненные из уголков 12х12х1,2, закрепляются в головках 3 и 8. Вращением рукоятки 4 через ременную передачу 5, червячную 2 и винтовую 1 пары сжимающее усилие передается на стержни 7.
Величина приложенного усилия оценивается по прогибу пластины 9 индикаторной головкой 10 или тензодатчиками, наклеенными на эту пластину. Поперечные перемещения стержней при нагружении продольным усилием фиксируются индикаторными головками 11 и 12, закрепленными на поперечине 6 или упругими элементами с наклеенными тензодатчиками.
Оборудование и образцы
1. Алюминиевые уголки 12х12х1,2.
2. Измерительные инструменты для определения размеров образцов
3. Устройство для нагружения уголков и фиксирования их прогиба (рис. 2.6).
4.Связи (прокладки) для закрепления уголков.
5.Струбцины для закрепления связей.
Порядок выполнения работы
1. Застопорить чекой ножку индикатора 12 в оттянутом положении.
2. Произвести плавное нагружение не связанных между собой уголков, записывая показания индикаторов динамометра и индикатора 11 поперечных перемещений.
3. Разгрузить стержни.
4. Скрепить связями уголки в трех точках.
5. Застопорить чекой ножку индикатора 11. Отпустить индикатор 12, сняв чеку.
6. Проделать пункты 2 и 3 для связанных уголков.
7. Построить для двух случаев по результатам измерений зависимость Р =f(Δ), где Р - сила, Δ - поперечное перемещение.
8. Определить по графикам 
9. Подсчитать теоретическое значение Ркр1 и Ркр2 и сравнить их отношение с экспериментально определенными.
10. Сделать выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. В каком направлении происходит поперечное перемещение стержня (при отсутствии и наличии связей) при продольном сжимающем усилии?
2. Как выполняется расчет прочности и устойчивости стоек с составными сечениями?
3. Из каких соображений в стержнях составного сечения назначаются расстояния между связями?
4. Для чего в стержнях фермы, выполненных из уголков, ставятся соединительные прокладки?
5. От каких напряжений происходит потеря устойчивости?
6. От каких факторов зависит величина сжимающей критической нагрузки?
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.