Лабораторные работы

 

 

Главная

Лабораторная работа

Тема: Проверка теории изгибающего удара

Цель работы:

Опытное определение динамического коэффициента при изгибающем ударе по середине пролета двухопорной балки и сравнение его с динамическим коэффициентом, полученным расчетом.

 

I. НЕОБХОДИМЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1. Лабораторная установка СМ-21М

2. Индикатор часового типа ИЧ-10.

 

II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

Явление удара возникает в том случае, когда скорость рассматриваемой части конструкции или соприкасающихся с ней тел изменяется в очень короткий период времени. При ударе груза F, падающего на балку с высоты H, балка прогнется. Изогнутая ось балки (эпюра динамического прогиба) будет иметь вид, показанный на рис.1,а. Изогнутая ось балки от статически приложенной силы F  (эпюра статических прогибов) – вид, изображенный на рис.1,б.

      3

а)                                                          б)

Рис.1. Эпюры динамического и статического прогибов

 

В основе приближенной теории удара, рассматриваемой в курсе сопротивления материалов, лежит гипотеза о том, что эпюра перемещений системы от груза F при ударе (в любой момент времени) подобна эпюре перемещений, возникающей от этого груза, но действующего статически. На основании указанной гипотезы  и рис.1,а для динамического коэффициента получают зависимость

где  и  - динамический (статический) прогибы в продольном сечении Z балки и в сечении, где приложена внешняя нагрузка F, соответственно.

При расчетах без учета массы балки динамический коэффициент КД при падении груза с высоты Н определяют по формуле:

Если высота падения груза H во много раз больше статического перемещения УСТ, то в формуле (1) можно пренебречь единицами и принять:

При расчете на удар с учетом массы балки Q/g динамический коэффициент определяют по формуле:

При этом упругая система с распределенной массой мысленно заменяется системой, обладающей такими же упругими свойствами, но с приведенной массой , сосредоточенной в точке удара ( - коэффициент приведения массы,  g- ускорение свободного падения). В случае изгибающего удара посередине балки, лежащей на двух опорах, принимают  = 17/35.

Работа выполняется на установке типа СМ-21М (рис.2).

~AUT0055

Рис.2. Схема лабораторной установки типа СМ-21М

 

Установка состоит из следующих основных частей: основания 1, на котором установлен исследуемый образец – балка 8 прямоугольного поперечного сечения, опирающаяся на шарнирно-подвижную 2 и шарнирно-неподвижную 7 опоры, индикатора 4 часового  типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм, закрепленного на стойке 3, штанги 9 с электромагнитом 11и микрометрическим винтом 5 с ценой деления 0,01 мм, установленной по середине пролета балки 8; пульта управления 6. Электромагнит 11 предназначен  для  удержания  падающего  шарика  10  на  требуемой высоте Н над исследуемой балкой 8. Для предупреждения возможного отскока шарика балка снабжена специальным ловителем 12, внутренняя поверхность которого выполнена конусной. Определение статического прогиба балки производят индикатором часового типа 4 с учетом веса ловителя 12 и соединенных с ним деталей. В процессе удара индикатор отводится в сторону. Величина динамического прогиба определяется с помощью микрометрического винта 5 в момент контакта его торца с колеблющейся балкой.

 

III. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

1. Штангенциркулем измеряют размеры поперечного сечения балки b и h с точностью 0,1 мм, линейкой определяют длину пролета l, устанавливают электромагнит 11 на заданную высоту H и заносят данные в журнал наблюдений.

2. Определяют статический прогиб балки УСТ от веса шарика 10, веса ловителя 12 и веса балки 8. Для этого при помощи индикатора 4 замеряют прогиб балки УСТ от груза массой 1 кг после его установки на ловитель 12. Затем индикатор 4 снимают и вычисляют

где: вес шарика F= 0,0665 кг; вес ловителя Q1= 0,0875 кг; вес балки  кг (размеры b, h и l в см);  - статический прогиб балки от груза, весом 1 кг.

3. Определяют максимальный динамический прогиб . Для этого подключают установку к сети и включают тумблер “220B”. При этом загорается лампа “Сеть”. Тумблером “Электромагнит” подают напряжение на электромагнит 11.

С помощью микрометрического винта 5 определяют  положение балки 8 до удара, а затем выворачивают  вниз микрометрический винт 5 до упора. Устанавливают шарик 10 на острие сердечника электромагнита 11 и выключают тумблер “Электромагнит”. Шарик 10  нанесет удар по балке. Постепенно, ввинчивая винт 5 и нанося удары шариком по балке, добиваются касания балкой винта 5. Момент касания балки с винтом при ударе фиксируется загоранием лампы “Контакт” на пульте 6 установки. Динамический прогиб определяют не менее трех раз при одинаковой высоте падения шара H. Затем отключают установку от сети.

Максимальный динамический прогиб определяют как разность отсчетов по лимбу в начальном (до удара) и конечном (при ударе)  положении винта 5 в момент касания его с балкой 8. Все данные измерений и показания приборов заносят в журнал наблюдений.

4. Обрабатывают результаты опыта и по формуле (3) определяют расчетное значение динамического коэффициента КД и производят сравнение теоретических и опытных значений.

 

Форма отчета по лабораторной работе

1. Название лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Лабораторная установка. Расчетная схема.

4. Измерительные приборы.

5. Исходные данные.

- Ширина поперечного сечения балки b.

- Высота поперечного сечения балки h.

- Длина пролета l.

- Высота, с которой падает шарик H.

6. Теоретические расчеты.

- Определение статического прогиба балки УСТ.

- Определение динамического коэффициента

- Определение динамического коэффициента , если высота во много раз превышает статический прогиб.

- Определение коэффициента с учетом массы балки.

7. Результаты испытаний.

- Статический прогиб балки от груза в 1 кг .

- Статический прогиб балки УСТ от веса шарика F, веса ловителя Q1 и  веса балки Q.

- Максимальный динамический прогиб при падении шарика с высоты H (отсчет по лимбу)

- Среднее значение прогиба для трех величин 

- Динамический коэффициент

8. Сравнение опытных и теоретических значений.

 

Вопросы для подготовки к защите работы

- Какова цель лабораторной работы?

- Каково устройство лабораторной установки?

- Какое явление называется ударом и результатом чего он является?

- Какая гипотеза лежит в основе теории удара, рассматриваемой в курсе сопротивления материалов?

- Что называют динамическим коэффициентом при ударе?

- Как учитывают в выражении динамического коэффициента массу упругой системы, подвергающейся удару?

- Что такое “внезапное действие нагрузки” и чему равен динамический коэффициент при таком ее действии?

- Как определяют перемещения и напряжения при ударе?

- Применением каких конструктивных мероприятий можно уменьшить напряжения при ударном действии нагрузки?

- Зависят ли напряжения при ударе от модуля упругости материала системы, подвергающейся удару?

- Как определяют статический прогиб балки от собственного веса?

- Как определяют динамический прогиб балки при ударе в опыте?


email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

 

 

 

 

Рейтинг@Mail.ru Каталог-Молдова - Ranker, Statistics

Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов