Сравнение измеренных осевых усилий с их теоретическими значениями
Лабораторная работа № 2
ИСПЫТАНИЕ СВАРНОЙ ФЕРМЫ
Цель опыта – определение действительных усилий в элементах фермы и сравнение их с усилиями, найденными расчетным путем, а также выявление величины дополнительных напряжений в элементах от изгиба, обусловленного жесткостью узлов фермы.
Нагружение фермы осуществляется симметричной нагрузкой на специальном стенде с помощью гидравлических домкратов.
Схема фермы с указанием мест расстановки тензодатчиков, индикаторов, схема деформаций и эпюры напряжений в сечениях показаны на рис. 2. Размеры поперечных сечений и их геометрические характеристики и расположение тензодатчиков в каждом поперечном сечении представлены в табл. 5.
Рис. 2. Схема фермы: а – с указанием мест установки тензодатчиков и индикаторов; б – схема загружений и деформационная схема; в – напряжения в сечениях.
Таблица 5
Геометрические характеристики сечений элементов и расположение тензодатчиков
| Сечение | Состав сечения и расположение тензодатчиков | F, | Jx , | , cм | |
| a | 75×75×6 | 17,56 | 93,2 | 2,06 | |
| b | |||||
| c | 70х50х8 | 18,94 | 1,29 | ||
| d | 40х40х4 | 6,16 | 9,16 | 1,13 |
Для записи результатов измерения деформаций и определения напряжений в сечениях используется табл. 6.
Таблица 6
Определение напряжений в элементе фермы
| Сечение | Номер тензодатчика | Отсчет по датчикам при нагрузке на узел Р, т | Разности отчетов | Напряжения = , кг/ | ||||
| a | -421 | 421,5 | 775,56 | |||||
| -658 | ||||||||
| -659 | 658,5 | 1211,64 | ||||||
| -490 | 901,6 | |||||||
| -1 | -2 | -484 | 484,5 | 891,5 | ||||
| -488 | 486,5 | 895,2 | ||||||
| b | -6 | -560 | 563,5 | 1036,84 | ||||
| -699 | 1280,6 | |||||||
| -585 | 1074,56 | |||||||
| -523 | 958,64 | |||||||
| -1 | -2 | -426 | 424,5 | 781,1 | ||||
| -2 | -425 | 780,2 | ||||||
| c | -281 | -292 | 286,5 | 527,2 | ||||
| -1 | -317 | -329 | 322,5 | 593,4 | ||||
| -287 | -292 | 289,5 | 532,68 | |||||
| -214 | -6 | -208 | 388,24 | |||||
| -402 | -407 | 404,5 | 744,3 | |||||
| -1 | -364 | -366 | 364,5 | 670,68 | ||||
| d | -1 | -182 | -192 | 186,5 | 343,2 | |||
| -338 | -343 | 627,44 | ||||||
| -318 | -322 | 588,8 | ||||||
| -184 | -1 | -183 | 183,5 | 337,64 | ||||
| -1 | -332 | -334 | 332,5 | 611,8 | ||||
| -340 | -340 | 625,6 |
Цена деления шкалы измерителя деформаций = принять по данным прибора (10)
Определение осевых сил и изгибающих моментов
Сечения элементов с эпюрами напряжений показаны на рис. 3, 4, 5, 6.
Рис. 3. Сечение а
Рис. 4. Сечение b
Рис. 5. Сечение c
Рис. 6. Сечение d
Cредние напряжения в крайних фибрах рассчитаны по следующим формулам:
Осевое усилие N = F
Изгибающий момент: · ; ·
| a | b | c | d | |
| Nэксп, кг, 𝜎0*F | ||||
| Nтеор кг | ||||
| Ки, Nэксп,/ Nтеор | 1,08 | 1,1 | 1,1 | 0,62 |
| Wхв см3 | 45,2 | 45,2 | 28,68 | 8,1 |
| Wхн см3 | 17,13 | 17,13 | 9,97 | 3,19 |
| кг/см2 𝜎0-𝜎мв(со знаком) | -36 | -84 | 50,6 | 32,7 |
| кг/см2 𝜎0-𝜎мн(со знаком) | -146,5 | -111,7 | ||
| Мхв кг*см | -1627 | -3796 | ||
| Мхн кг*см | -1460 | -356 |
Построение эпюры изгибающего момента по длине элемента верхнего пояса. Эпюра изгибающего момента показана на рис. 7.
Рис. 7. Эпюра Мх
Концевые изгибающие моменты и определяются из подобия треугольников:
= 2712 кг*см
= 6365 кг*см
Определение прогиба фермы
Схема перемещения узлов фермы показана на рис. 8, а результаты измерений приведены в табл. 7.
Рис. 8. Схема перемещения узлов фермы
Таблица 7
Результаты измерений перемещений узлов фермы
| Нагрузка на узел, т | Отсчеты и разности отсчетов по индикаторам | |||||
| На левой опоре | В середине | На правой опоре | ||||
| С | С | С | ||||
| 2,265 | 80,35 | 0,05 | ||||
| 1,85 | 0,415 | 74,58 | 5,77 | 0,16 | 0,01 | |
| 2,16 | 0,31 | 80,26 | 5,68 | 0,07 | 0,09 | |
| Средние разности | 0,36 | 5,73 | 0,05 |
Чистый прогиб f = - = 5,73 - .
Сравнение измеренных осевых усилий с их теоретическими значениями
Сравнение представлено в табл. 8.
Таблица 8
Сравнение измеренных осевых усилий с их теоретическими значениями
| Сечение | Осевые усилия | ||
| Измеренное | Теоретическое | ||
| a | 1,08 | ||
| b | 1,1 | ||
| c | -9500 | 1,1 | |
| d | -5000 | 0,62 |