3.2.5 Экспериментальное определение напряжений в статически неопределимых валах
- Информация о материале
- Родительская категория: Раздел 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДСТВ ДЛЯ УГЛУБЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ В КОНТЕКСТЕКОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА В ОБУЧЕНИИ
- Категория: 3.2 Исследование деформаций и напряжений в нагруженных элементах статически неопределимых конструкций
- Опубликовано: 02.11.2016 12:20
- Просмотров: 649
При кручении элементов конструкций встречаются задачи, которые не могут быть решены с помощью одних только уравнений равновесия.
Рассмотрим в качестве примера трубчатый вал 2 (рисунок 3.77) с двумя заделанными концами. Такой вал статически неопределим, так как для нахождения двух реактивных моментов, возникающих в заделках, статика дает лишь одно уравнение равновесия.
Отбросим одну заделку, заменив ее действия неизвестным моментом Тс. Дополнительное уравнение деформаций может быть получено из условия, что угол поворота сечения у отброшенной заделки, равный углу закручивания стержня под действием моментов Тс, равен нулю.
Теоретическое определение напряжений в точках В и С труда не составляет.
Рисунок 3.77 Статически неопределимый вал и схема размещения тензометрических датчиков
Экспериментальная установка (рисунок 3.77) представляет собой защемленный с обеих сторон 1 и 6 трубчатый вал 2 с наружным л внутренним диаметрами D и d. Вал скручивается от действия момента пары сил F. Вал нагружается силой F, действующей на стальной канат 5, перекинутый через блоки 4, установленные на кронштейнах. Кронштейны приварены к двухплечному рычагу 3. Другой конец каната закреплен к кронштейну 7. Расстояние от сечения, где приложен внешний скручивающий момент Т= F*l, до защемлений составляют а и b [54] .
Для экспериментального определения максимальных относительных деформаций в точках, расположенных в непосредственной близости от сечений защемления вала, под углом 45° к образующей наклеены рабочие тензометрические датчики РД1 и РД2. Компенсационный тензометрический датчик наклеен на недеформируемой стальной пластинке.
Во время опытов по значениям относительных деформаций в сечениях С и В, найденных экспериментально по формуле γ =2ɛ, вычисляются значения относительных сдвигов, вызванных крутящими моментами в сечениях защемления.
Рисунок 3.78 Напряжения в точках статически неопределимого вала в зависимости от величины крутящего момента: σст и σсэ, σвт и σвэ – соответственно теоретические и экспериментальные напряжения в точках вала
Касательные напряжения, соответствующие относительным сдвигам, вычисляются по закону Гука с учетом модуля сдвига материала вала.
По результатам опытов (Приложение 3.22) построены графические зависимости напряжений в точке вала от величины внешнего момента (рисунок 3.78).