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 | δ1эдел. | Δδ1эдел. | δ2эдел. | Δδ2эдел. |
| 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=
МПа2. 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=
мми 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=
ммδ2эcр=
мм5. Экспериментальное приращение результирующего прогиба
Δfэ=
мми его направление
βэ=arctg(Δδ1эcp/Δδ1эcp)=arctg(0,575/0,72)=38,60
6. Экспериментальное приращение напряжений в опасной точке А
Δσэ=
19,3 МПа7. 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.