Занятие № 5. Статические испытания металлической балки

5.1 Техническое обеспечение работы:

- стационарный универсальный испытательный стенд;

- гидравлический домкрат системы ЦНИИСК;

- насосная станция НСР-400 с маслопроводом;

- динамометр системы Токаря;

- металлическая балка из двутавра N 24 пролетом 2,5 м (рис. 5.1);

- три тензорезистсра с базой 20 мм (на балке);

- металлическая деталь с наклеенным на нее компенсационным тензорезистором с базой 20 мм;

- тензорезистивный прибор ИДЦ-1;

- тензометры Гугенбергера с базой 20 мм - 2 шт.;

- прогибомер Максимова;

- индикатор часового типа с кронштейном для его крепления.

Характеристики балки: см²; см⁴; см³; МПа; МПа.

Рис. 5.1 Схема балки с установленным оборудованием (Tr-1, Tr-2, Tr-3) – тензорезисторы; (T-1, T-2, T-3) – тензометры Гугенбергера; I – индикатор часового типа; P – прогибомер Максимова

Цель работы

Исследовать прочность и жёсткость металлической балки. Для этого:

- теоретически рассчитать усилия в трех указанных на рис. 5.1 точках балки и ее прогиб в середине пролета от единичной нагрузки P;

- измерить вышеназванные параметры в тех же точках, загружая балку нагрузкой P в диапазоне 0-40 кН с шагом 5 кН;

- отобразить полученные результаты в виде таблиц и графиков;

- проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Содержание работы

Теоретический расчёт балки

Определить теоретические значения напряжений в месте наклейки тензорезистора Tr-1 (на нижней полке) по формуле

 

,                                               (5.1)

 

для всех значений P в диапазоне от 0 до 40 кН с шагом 5 кН. Результаты занести в графу 5 табл. 5.1.

Определить теоретические значения напряжений в месте наклейки тензорезистора Tr-2 (на стенке) по формуле

 

,                                  (5.2)

 

для всех значений P в диапазоне от 0 до 40 кН с шагом 5 кН. Результаты занести в графу 10 табл. 5.1.

Определить теоретические значения напряжений в месте наклейки тензорезистора Tr-3 (на верхней полке) по формуле

 

,                                            (5.3)

для всех значений P в диапазоне от 0 до 40 кН с шагом 5 кН. Результаты занести в графу 15 табл. 5.1.

Убедиться, что значения напряжений не превышают R_s;

Определить теоретические значения прогиба балки в середине пролета по формуле

.                                         (5.3)

для всех значений P в диапазоне от 0 до 40 кН с шагом 5 кН. Результаты перевести в сантиметры и занести в графу 28 табл. 5.1.

 

 

Таблица 4.2

 

Построить графики теоретических зависимостей напряжений от нагрузки. По оси ординат отложить значения Р (от 0 до 40 кН), по оси абсцисс вправо от оси ординат - растягивающие напряжения (в месте наклейки тензорезистора Тг-1 и установки тензометра Т-1), влево от оси ординат - сжимающие напряжения (в местах наклейки тензорезисторов Тг-2 и Тг-3 и установки тензометра Т-2); зависимости - линейные, поэтому графики будут в виде прямых линий. Написать над каждым графиком, какому прибору он соответствует;

Построить график теоретической зависимости прогиба балки от нагрузки.