Порядок выполнения работы
Обмерить с помощью штангенциркуля или микрометра размеры, определяющие площадь поперечного сечения каждого испытываемого образца, вычислить полярные моменты инерции и полярные моменты сопротивления сечений и занести их в журнал работ.
Заложить стальной образец в захваты машины или специальной установки на кручение и закрепить в соответствующих местах измерительные приборы.
– Проверить готовность машины к испытанию и нагрузить образец начальной небольшой нагрузкой (создать первоначальный натяг), при которой произвести замер угла закручивания.
– Увеличивать нагрузку равными ступенями и заносить в журнал работ отсчеты при каждой ступени нагружения.
– По окончании опыта рекомендуется образец разгрузить до первоначальной нагрузки и сделать контрольные отсчеты, сопоставив их с первоначальными.
– Для выполнения второй части работы с образца снимаются измерительные приборы и затем осуществляется непрерывное его нагружение до разрушения. Одновременно машиной производится запись диаграммы испытания в координатах «крутящий момент — угол закручивания».
– Аналогично проводятся испытания до разрушения при кручении образцов из чугуна и дерева. Запись диаграммы испытания можно не производить, однако следует зафиксировать в каждом опыте величину разрушающего скручивающего момента и соответствующего угла закручивания.
– По окончании испытаний выключить машину и вынуть части разрушенных образцов из захватов.
– В журнале работ произвести вычисления значений среднего при-ращения угла закручивания Δψср, модуля сдвига G и сравнить последний с вычисленным по формуле через величины Е и ν.
– Вычислить пределы прочности при кручении для всех испытанных материалов.
– Изобразить в журнале работ схему диаграммы кручения стали и эскизы всех образцов до испытания и после их разрушения. В каждом случае в журнале записать заключение о причине разрушения образца из каждого материала.
10.5.4. Пример обработки опытных данных
Испытательная машина КМ — 50.
Геометрические и механические характеристики стального образца:
– расчетная длина l = 10 см;
– диаметр d = 1,0 см;
– полярный момент инерции Ip = πd4/32 = 0,098 см4;
– полярный момент сопротивления Wp= πd3/16 = 0,196 см3;
– модуль продольной упругости Е = 2ּ105 МПа;
– коэффициент Пуассона ν = 0,3.
Скручивающий момент измеряется при помощи маятникового силоизмерителя; угол закручивания в упругой зоне измеряется с помощью приспособления, включающего индикатор часового типа; углу закручивания в одну минуту соответствует одно деление шкалы индикатора.
Задача 5.1.7. Балка двутаврового сечения № 20 свободно опирается на прогоны, наклоненные под углом 30о к горизонтали (рис. 5.1.11). Расстояние между осями прогонов 4 м. Балка посередине нагружена вертикальной сосредоточенной силой F = 8 кН. Пренебрегая собственным весом балки, определить напряжения в точках a, b, c, d и угол наклона β нейтральной оси сечения балки к главной оси z.
Ответ: σ(a) = –210,9 МПа; σ(b) = –135,5 МПа; σ(c) = 210,9 МПа;
σ(d) = 135,5 МПа; β = 83 о48/.
Задача 5.1.8. Стальная консольная балка двутаврового поперечного сечения
длиной l = 2 м изгибается силой F = 8 кН, приложенной к ее свободному концу (рис.
5.1.12).
Пренебрегая собственным весом балки, подобрать номер двутаврового профиля и определить прогиб свободного конца, если
α = 30o, Ry = 140 МПа, γс = 1
и модуль упругости Е = 2·105 МПа.
У к а з а н и е. Для двутаврового сечения при предварительном подборе принимают Wy / Wz = 8–10.
Ответ: двутавр № 36; прогиб w = 1,03 см.
Задача 5.1.9. Стальная
консольная балка двутаврового поперечного сечения (двутавр № 24) длиной 1 м загружена
сосредоточенной вертикальной силой F = 40 кН. Найти максимальное нормальное напряжение
в балке и вычислить прогиб конца консоли, если модуль упругости Е =
МПа.
Определить, как изменятся напряжения и прогиб балки, если сила F отклонится от вертикали на угол α = 5о.
Ответ: при прямом изгибе σmax = 138,5 МПа; w = 0,193 см; при косом изгибе напряжения и прогиб возрастают в 1,7 раза.
Задача 5.1.10. При установлении опоры двутавра № 60 была допущена ошибка и стенка двутавра отклонилась от вертикали на угол равный 1о.
Определить связанное с этим увеличение нормальных напряжений и полного прогиба двутавра.
Ответ: напряжения увеличились на 20%, полный прогиб на 30%.
