Проведение эксперимента и обработка опытных данных

Измерение деформаций проводится с помощью измерителя деформации цифрового (ИДЦ). До проведения измерений включите прибор в электрическую сеть и дайте ему прогреться в течение 10 минут.

Таблица 5.1

Деформации по различным направлениям

Нагрузка F, Н	Показания датчиков, деления
Датчик x (канал x)	Датчик u (канал u)	Датчик y (канал y)
nx	Δ nx	nu	Δ nu	ny	Δ ny

Нагрузите образец силой 100 кгс (1000 Н). Запишите показания тензодатчиков в соответствующие ячейки табл. 5.1. Выполните те же действия при нагрузке на образец 400 кгс (4000 Н). Подсчитайте величины приращений ∆ n_i для каждого тензодатчика.

Величина относительной деформации ε_i в каждом направлении (соответственно x, u, y) определяется произведением приращения показаний Δ n_i на постоянную прибора К: ε_i = ∆ n_i∙К. Постоянная К измеряется в единицах относительной деформации (ЕОД = 10 ^-6), она указана на рабочем месте.

1.5.4. Рекомендации по оформлению отчета

1. В теоретической части отчета дайте определение напряжённого состояния, укажите его виды и поясните, чем они характеризуются. Запишите тензор напряжений для сложного напряжённого состояния. Объясните, что такое чистый сдвиг. Нарисуйте элемент, находящийся в плоском напряжённом состоянии, покажите действующие напряжения.

2. Предварительно вычислив по формуле (5.8) полярный момент сопротивления, подсчитайте по формуле (5.5) максимальные касательные напряжения на поверхности испытуемого образца при кручении его заданным крутящим моментом Δ T = Δ F∙ℓ и определите теоретические значения главных напряжений по формулам (5.6). Положение главных площадок по отношению к оси образца (рис. 5.15) определяется по формуле (5.7) с использованием рис. 5.9.

Рис. 5.15. Схема к определению направлений главных напряжений

3. Проведите эксперимент, результаты занесите в табл. 5.1. Подсчитайте приращения показаний каждого из тензодатчиков ∆ n_i,где i – соответствующее направление оси датчика (канал).

4.Рассчитайте главные деформации (5.11) и величины главных напряжений (5.9). Определите положение главных площадок, вычислив угол β по формуле (5.12). С учётом ориентации первого тензодатчика розетки (угол γ) найдите направление первого главного напряжения (рис. 5.15).

α_э = γ + β.

5. Сравните результаты эксперимента и расчёта. Подсчитайте процент расхождения теоретических α_т и экспериментальных α_э углов, определяющих положение главных площадок, а также величин теоретических и экспериментальных главных напряжений σ₁, σ₃.

Таблица 5.2

Сопоставление данных расчёта с результатами эксперимента

Направление главных напряжений	Величина главных напряжений, МПа
αт°	αэ°	η, %	σ1т	σ1э	η, %	σ3т	σ3э	η, %

6. Сделайте выводы по работе. Охарактеризуйте возможности экспериментального исследования напряжённого состояния в точке и т. п.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение объёмному, плоскому и линейному напряжённым состояниям.

2. Дайте определение главным площадкам и главным напряжениям.

3. Как найти величину главных напряжений аналитически?

4. По какой формуле можно определить положение главной площадки?

5. Какие деформации называют главными?

6. Как связаны главные деформации с главными напряжениями?

7. Как экспериментально определить величину главных деформаций?

8. Какое напряжённое состояние возникает в произвольной точке при кручении бруса круглого поперечного сечения? Нарисуйте круг Мора.

9. Какое напряжённое состояние возникает в произвольной точке сечения при растяжении стержня? Нарисуйте круг Мора.

10. Стержень растягивают силой, приложенной вдоль его оси. Возникнут ли в каком-либо сечении стержня касательные напряжения?

11. Чему равна величина главных напряжений при кручении?

12. Чему равна величина главных напряжений при сжатии?

13. Как вычислить касательные напряжения при кручении?

14. Как вычислить полярный момент сопротивления кольцевого сечения?

15. Приведите примеры нагружений, при которых возникают различные виды напряжённых состояний.

16. Какие характеристики свойств материала используются при экспериментальном определении главных напряжений?

17. Дайте определение понятию «чистый сдвиг». Как найти главные напряжения при чистом сдвиге?

18. Как ориентированы главные площадки по отношению к оси бруса при чистом сдвиге?