Растяжении прямого стержня
Цель работы:
Экспериментальная проверка расчетных формул для определения напряжений в случае внецентренного растяжения прямолинейного стержня.
Общие сведения
Внецентренное растяжение - это такой вид сложного сопротивления, при котором сила, растягивающая стержень, параллельна оси и не совпадает с ней. Расстояние между линией действия силы и центром тяжести сечения называется эксцентриситетом.
Действие внецентренно приложенной силы на стержень можно заменить действием центрального растяжения и двух плоских изгибов относительно главных центральных осей инерции поперечного сечения. Напряжение при внецентренном растяжении определяется по формуле
где My, Мz - изгибающие моменты относительно главных центральных осей инерции;
y, z - координаты точки сечения, в которой определяются напряжения;
A - площадь поперечного сечения;
Iy, Iz - моменты инерции сечения относительно главных осей.
В работе рассматривается внецентренное растяжение прямолинейного стального стержня, имеющего поперечное сечение в виде прямоугольника. Испытание стержня производится на испытательной машине ГЗИП, Р-5, конструкционная схема которой показана на рис. 1. Образец 1 закрепляется в захватах 2 и 3. Нижний захват 3 перемещается с помощью винта 4. Перемещение винта осуществляется рукояткой 5. Нагрузка фиксируется силоизмерителем 6.
Растягивающая сила P прикладывается к стержню прямоугольного сечения (рис. 2).
Стержень на испытательной машине расположен вертикально.
Изгибающие моменты равны
, 
где e - эксцентриситет приложения силы Р.
Напряжения в точках 1, 2, 3 (см. рис. 2) определяется по формулам
,
,
где y1 = y3 = d, Iz - момент инерции прямоугольного сечения.
В формулах (3) знаки перед слагаемыми напряжения взяты из физических соображений по характеру деформаций («+» - растяжение, «–» - сжатие). Координаты точек 1 и 3 приняты по абсолютной величине.
Опытное значение напряжений в точках 1, 2 и 3 определяется методом электротензометрирования. Описание этого метода приведено в работе № 4. Для определения напряжений в точках 1, 2 и 3 наклеиваются тензорезисторы (см. рис. 2).
Порядок выполнения работы
1. Приложить к образцу, закрепленному в захватах машины, начальную нагрузку Р0 (назначается преподавателем) и снять начальные показания тензорезисторов 1, 2 и 3.
2. Приложить к образцу нагрузку Р1=P0+DP и снять показания тензорезисторов.
3. Повторить приращение нагрузки до Р2=P0+2×DP и снова снять показания тензорезисторов.
4. Результаты отсчетов по тензорезисторам записать в таблицу (см. форму отчета).
5. Разгрузить установку.
6. Вычислить опытные напряжения по формуле:
где Ks - цена деления тензорезистора, МПа/дел.
7. Вычислить теоретическое значение нормальных напряжений s в точках 1, 2 и 3 по формуле (3) для силы Р=DP.
8. Сделать сопоставление теоретических и опытных данных
9. Оформить отчет по прилагаемой форме.
ОТЧЕТ 10
Цель работы:……………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Измерительные приборы……………………………………………………..
Цена деления прибора Ks =…………..МПа.
Схема нагружения
Данные о стержне и геометрические характеристики сечения
h =…………..см; b =…………….см; e =…………..см;
A = bh =……..=…….cм2; 
=……=…….cм4; E =………МПа.
Координаты тензорезисторов
y1 = d =…….см; y2 = 0; y3 = d =…..см.
Таблица наблюдений
| Нагрузка Р, Н | Отсчеты показаний тензорезисторов | |||||
| датчик № 1 | датчик № 2 | датчик № 3 | ||||
| n1 | Dn1 | n2 | Dn2 | n3 | Dn3 | |
| P0= | ||||||
| P1= | ||||||
| P2= | ||||||
| P3= | ||||||
| DP= |  = |  = |  = |
Величины напряжений, полученные из опыта
точка 1: 
=…=…МПа; точка 2: 
=…=…МПа; точка 3: 
=…=….МПа.
Теоретические напряжения
= …=…МПа, 
= ... =...МПа,
= …=…МПа.
Расхождения между теоретическими и опытными напряжениями
=…=…%; 
=…=…%;
=…=…%.
Выводы по работе……..…………………………………………………..
………………………………………………………………………………………
Отчет принял
……………………………..