Исследование косого изгиба балки
Федеральное Агентство
Образования Российской Федерации
Государственное
Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования
Ижевский Государственный
Технический Университет
кафедра «Сопротивление
материалов»
Лабораторная работа №1
Исследование косого
изгиба балки
Выполнил:
студент группы 4-56-2, М-ф
Морозов А.С.
Проверил:
Урбанович В.С.
Ижевск 2009г.
Цель
работы: экспериментальное определение максимальных прогибов и напряжений
при косом изгибе балки и их сравнение с аналогичными расчетными значениями.
Постановка работы. В ряде случаев для экспериментальной оценки
прочности и жесткости элементов конструкций может применяться метод, основанный
на использовании механических приборов для измерения линейных и угловых
перемещений (индикаторов часового типа (ИЧТ), проги-бомеров, сдвигомеров).
Использование указанного метода рассмотрим на примере элемента конструкции в
виде стальной (Е =2*105 МПа) балки (L = 0,5 м) прямоугольного (b=7 мм; h = 32 мм) сечения, нагруженной силой Р на расстоянии l=0,4 м под углом α=30° (рис. 1) и работающей
в условиях косого изгиба. С этой целью для измерения вертикальной δ1э
и горизонтальной δ2э составляющих максимального прогиба fэ направленного под углом βэ,
установлены два ИЧТ И1 и И2. Цена деления ИЧТ равна 0,01 мм. На установке проведено нагружение балки с регистрацией ступеней нагрузки Р и
показаний δ1э и δ2э ИЧТ (табл. 1).
Требуется: определить и сравнить
расчетные и экспериментальные значения максимальных перемещений и напряжений.
Рис. 1. Схема экспериментальной
установки для исследования косого изгиба балки
Таблица 1. Результаты испытаний
балки при косом изгибе
№ Ступени нагружения n
|
P,
H
|
ΔP,
H
|
δ1э
дел.
|
Δδ1э
дел.
|
δ2э
дел.
|
Δδ2э
дел.
|
0
|
0
|
-
|
0
|
-
|
0
|
-
|
1
|
10
|
10
|
65
|
65
|
53
|
53
|
2
|
20
|
10
|
140
|
75
|
112
|
59
|
3
|
30
|
10
|
214
|
74
|
171
|
59
|
4
|
40
|
10
|
288
|
74
|
230
|
59
|
1.
Расчетное
приращение напряжений в опасной точке А на ступень нагружения ΔP=10 H:
Δσ=МПа
2.
Расчетные
приращения составляющих максимального прогиба по главным центральным осям
инерции:
Δδx=10*0,42*(0,5-0,4/3)*0,5/(2*2*105*106*9,147*10-10)=0,802
мм
Δδy=10*0,42*(0,5-0,4/3)*0,866/(2*2*105*106*1,911*10-8)=0,0665
мм
3. Расчетное приращение
результирующего прогиба
Δf= мм
и его
направление
β=arctg(1,911*10-8*0,577/9,147*10-10)-300=55,260
4. Проводим
обработку экспериментальных данных табл. 1:
δ1эcр= мм
δ2эcр= мм
5. Экспериментальное
приращение результирующего прогиба
Δfэ= мм
и его
направление
βэ=arctg(Δδ1эcp/Δδ1эcp)=arctg(0,575/0,72)=38,60
6. Экспериментальное
приращение напряжений в опасной точке А
Δσэ=19,3 МПа
7. Отклонения
расчетных от экспериментальных величин:
δf=100(0,805-0,92)/0,92=-12,5%
δβ=100(55,260-38,60)/38,60=43,2%
δσ=100(10,5-19,3)/19,3=-45,6%
8. Для
оценки прочности и жесткости балки сравниваются наибольшие напряжения и
перемещения при максимальной нагрузке с допускаемыми напряжениями [σ] и
перемещениями [f]:
maxσэ=19,3*40/10=77,2 МПа
maxfэ=0,92*40/10=3,68 мм
Выводы
1. Определены расчетные и экспериментальные максимальные
напряжения и перемещения при косом изгибе балки.
2. Показано,
что при косом изгибе балки расчетные прогибы и напряжения с достаточной для
инженерных приложений точностью соответствуют полученным экспериментальным
данным.