Применяемые машины и приборы
Опыты проводятся на универсальных испытательных машинах, описание которых
дано в п. 10.1.1 и др.
Измерение деформаций производится с помощью рычажных тензометров.
11.4.2. Содержание работы
В работе испытанию на растяжение или сжатие в пределах упругости подвергается образец из заранее выбранного материала.
Ниже рассматривается вариант работы, когда испытанию на растяжение подвергается стальной образец прямоугольного поперечного сечения (рис. 11.4.1), причем нагрузка равными ступенями прикладывается с некоторым эксцентриситетом е по одной оси относительно центра сечения. Рычажными тензометрами Т1, Т2, Т3, располагающимися на стержне так, как показано на рис. 11.4.1, замеряются линейные деформации соответствующих волокон на каждой ступени нагружения образца и определяются опытные относительные деформации εоп тех же волокон по формуле
где Δi,ср — среднее приращение показаний соответствующего тензометра (i= 1, 2, 3) на интервале нагрузки; ki — коэффициент увеличения i-го тензометра; Б — база тензометра.
Затем определяются опытные напряжения в указанных точках стержня с использованием закона Гука:
Теоретические значения нормальных напряжений в тех же точках можно
найти, исходя из общей формулы для расчета напряжений при внецентренном растяжении
В рассматриваемом здесь частном случае приложения нагрузки к образцу (рис.11.4.2) имеем:
N = F, My = Fe, Mz = 0.
Если учесть координаты точек 1, 2, 3, где закреплены тензометры Т1, Т2 и Т3, и знак изгибающего момента Мy, то формула для напряжений примет следующий вид:
для точки 1: 
(напряжение от силы F — растягивающее, напряжение от действия момента Мy — сжимающее);
для точки 2: 
(напряжение от действия момента равно нулю, так как ось y в случае изгиба моментом Мy является нейтральной);
для точки
3: 
(напряжения от действия и силы F и момента Мy – растягивающие);
осевой момент сопротивления равен Wy = bh2/6.
После определения опытных и расчетных значений нормальных напряжений их необходимо сравнить между собой и найти расхождение, т.е. определить величины
11.4.3. Порядок выполнения работы
Закрепить образец в захватах испытательной машины и установить на нем три тензометра.
Дать небольшую начальную нагрузку и записать начальные отсчеты по тензометрам.
Произвести ступенчатое нагружение стержня, записывая на каждой ступени показания тензометров.
Разгрузить образец до начальной нагрузки и сверить показания тензометров с первоначальными. При значительном расхождении опыт повторить.
Снять нагрузку с образца и обработать опытные данные, определив напряжения в точках 1, 2, 3.
Подсчитать теоретические значения нормальных напряжений в тех же точках.
Сравнить опытные и теоретические значения напряжений, найдя расхождение в их величине.
Проверка прочности в опасных точках составной трубы, нагруженной внутренним давлением р.
Вначале рассчитываем давление от натяга рк на поверхности контакта наружной и внутренней трубы, используя формулу (5.5.4)
Рассчитываем напряжения σr и σθ в точке 1 от действия натяга рк, используя формулы (5.5.1) и полагая в них pa = 0, pb = pk , r = a:
Рассчитаем суммарные напряжения σr и σθ в точке 1 от действия р и pk:
Проверяем прочность составной трубы в точке 1 по III теории прочности :
Условие прочности для составной трубы выполняется.
4) Определение радиальных перемещений точек 1 составной трубы.
Воспользуемся законом Гука для двухосного напряженного состояния
Задача 5.5.2. Для стальной составной трубы заданы: внутренний радиус внутренней трубы а = 5 см, внутреннее давление р = 200МПа, расчетное сопротивление стали Ry = 300 МПа, модуль упругости материала стальной трубы Е = 2·105 МПа. Требуется определить внешний радиус внутренней трубы b, внешний радиус наружной трубы с, радиальный натяг δ (рис. 5.5.2).
Ответ: b = 8,66 см; с = 15 см; δ = 0,0086 см.
