Испытание балки на изгиб

Цель работы: экспериментальное определение закона распределения нормальных напряжений по сечению балки.

1. ПОСТАНОВКА ОПЫТА

Опыт производится при изгибе стальной двутавровой балки на испытательной машине типа Р-20. Для удобства нагружения двутавр устанавливается в специальное приспособление ГК-1*. Схема нагружения двутавра приведена на рис.10. Используется двутавр № 10.

Напряжения исследуются в сечении, отстоящем от опоры на расстоянии l /4. Для определения напряжений на равных расстояниях h/4 по высоте этого сечения наклеены 5 проволочных тензорезисторов Т1, Т2, Т3, Т4, Т5 (см. рис.10). С помощью индикатора U определяется прогиб в среднем сечении балки.

Рис. 10

Определив размеры балки, следует найти величину максимальной силы Рn, которую можно приложить к балке, чтобы напряжения в ней не превысили предела пропорциональности sn, т.е. при нагружении должен выполняться закон Гука.

Принимая предел пропорциональности sn = 200 МПа, можно определить значение силы Рn из условия

.

В случае приложения нагрузки посередине пролета

а величина допустимой нагрузки

При проведении опыта балку вначале нагружают силой порядка 5 кН

(500 кГс), чтобы ликвидировать зазоры в приспособлении и механизме машины.

Отсчет по шкале тензометрического моста для каждого из пяти тензорезисторов при этой нагрузке принимают за начальный отсчет (условный ноль). Затем нагружают балку, последовательно увеличивая нагрузку каждый раз на одну и ту же величину ∆ Р, и каждый раз снимают показания по шкале электротензометра для всех пяти тензорезисторов и индикатора. Результаты измерений заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

Вычисляют приращения нагрузок ∆ Ри приращения показаний приборов на ступень нагружения аналогично тому, как это делалось в лабораторной работе

№ 2. Вычисляют средние значения ∆ Р, ∆ Т1, ∆ Т2, ∆ Т3, ∆ Т4, ∆ Т5, ∆ И на ступень нагружения. Так как базы тензометра расположены параллельно действующим нормальным напряжениям, то по формуле (1.5) (см. лаб. раб. № 1) с учетом цены деления тензометрического моста вычисляют экспериментальные значения напряжений во всех пяти точках по высоте сечения

= E*(∆ Т)ср i * , (i = 1 ÷ 5).

По полученным данным строят график изменения экспериментальных напряжений С0 высоте сечения балки на ступень нагружения.

учетом цены деления индикатора часового типа (см. лаб. раб. № 1) определяют экспериментальное значение прогиба на ступень нагружения в среднем сечении балки:

.

3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

С использованием формулы для тех же пяти точек балки рассчитать теоретические значения напряжений на ступень нагружения i = 1 ÷ 5) и построить эпюру изменения теоретических нормальных напряжений по высоте сечения балки.

Произвести оценку расхождения результатов теоретического расчета и эксперимента.

Определить любым известным теоретическим методом прогиб ∆ т сечения в середине балки на ступень ∆ Р. Оценить расхождение с прогибом, полученным в опыте.

4. ПОДГОТОВКА ОТЧЕТА

В отчет по работе включается схема проведения опыта, необходимые для расчетов эпюры, таблица 5, вычисления , , расчеты , , оценки расхождений экспериментальных и теоретических знаний исследуемых величин, эпюры и по высоте сечения балки. При допуске, защите лабораторной работы следует знать ответы на нижеприведенные контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Какой вид нагружения называется изгибом?

2. Что такое изгибающий момент и поперечная сила?

3. По какой формуле определяются нормальные напряжения в поперечных сечениях балки при изгибе, и как они изменяются по высоте балки?

4. По какой формуле вычисляются максимальные нормальные напряжения в поперечном сечении бруса при изгибе?

5. Что такое поперечный изгиб и чистый изгиб?

6. По каким формулам вычисляются осевые моменты инерции и моменты сопротивления сечения изгибу? Их размерность.

7. Как оценить величину допустимой нагрузки в опыте?

8. Как определялись в эксперименте напряжения по высоте сечения балки?

9. Как определялись в эксперименте прогибы балки?

10. Каким теоретическим методом и как определялись прогибы балки?