Испытание на внецентренное нагружение

Лабораторная работа № 13

Испытание на внецентренное нагружение

Цель работы – определить опытным путем величины нормальных напряжений в различных точках поперечного сечения бруса при его внецентренном растяжении и сравнить их с теоретическими значениями.

Основные сведения

Деформация внецентренного нагружения (растяжения или сжатия) относится к сложному виду сопротивления. Она возникает в тех случаях, когда продольная сила F приложена параллельно оси бруса, но не в центре тяжести поперечного сечения, а с некоторым смещением – эксцентриситетом е (рис. 13.1) относительно главных осей сечения.
Внецентренное нагружение

Рис. 13.1. Внецентренное нагружение

Точка f называется полюсом силы F или центром давления. Если силу F привести к центру тяжести сечения, то в поперечных сечениях бруса возникнут постоянные по его длине три внутренних силовых фактора: продольная сила N2 = F и изгибающие моменты Мx = Fyf и My =Fxf .
Указанные внутренние силовые факторы вызывают в поперечном сечении нормальные напряжения
где x, y – координаты рассматриваемой точки;
- радиусы инерции сечения.
Полагая в выражении (13.1)  σ = 0, можно получить отрезки, отсекаемые на осях ax и ay, дающие положение нейтральной линии (н.л.):
В частном случае, когда полюс силы расположен на одной из главных осей (xf = e; yf = 10), н.л. будет параллельна оси Y, а напряжение будет определятся по формуле
Этот частный случай и рассматривается в выполняемой работе.

Порядок выполнения и обработка результатов

Для проведения испытания используется машина Р-5 и опытный образец в виде бруса прямоугольного сечения. Для измерения деформации используются тензодатчики омического сопротивления.
Тензодатчики попарно наклеиваются с каждой стороны параллельно оси образца на одинаковом расстоянии от нее (рис. 13.2). 

После закрепления образца дается предварительная нагрузка и снимаются показания поочередно с 4-х датчиков, данные заносятся в таблицу журнала испытаний.

Затем нагрузка увеличивается (приращение нагрузки ΔF), вновь снимаются показания датчиков, определяются приращения показаний ΔП для каждого датчика, средние приращения для групп датчиков ΔПср и полученное данные заносятся в таблицу. Зная тарировочный коэффициент Кσ, определяют напряжения в зоне наклейки датчиков от приращения нагрузки ΔF.

Значения напряжений, полученные опытным путем, сравниваются с теоретическими значениями напряжений, найденными по формуле (13.3). Далее определяют процент погрешности опыта, строя эпюры распределения напряжений по сечению образца по данным, полученным экспериментально и теоретически, и дают выводы по выполненной работе.
Схема нагружения образца и расположение датчиков

Рис. 13.2. Схема нагружения образца и расположение датчиков

Контрольные вопросы

1. Какая деформация называется внецентренным растяжением (сжатием)?
2. Из каких простейших видов деформаций состоит сложная деформация внецентренного растяжения?
3. Какие допущения принимаются при решении задачи внецентренного растяжения (сжатия)? Какой вид при этом имеет формула напряжений?
4. Чем характерна нейтральная ось и какой вид имеет ее уравнение? Как определить ее положение в сечении?
5. Чему равны напряжения в центре тяжести сечения бруса? Как это доказать?
6. Как опытным путем определить нормальные напряжения в точках сечения бруса? Какие датчики  при этом можно применять?