регистрация / вход

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Отчет по лабораторной работе «» Цель работы: изучение методики и экспериментальное определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием; сравнение расчетных и экспериментальных значений напряжений.

Отчет по лабораторной работе «Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием»

Цель работы: изучение методики и экспериментальное определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием; сравнение расчетных и экспериментальных значений напряжений.

Экспериментальное определение напряжений проводится при создании, сдаче в эксплуатацию или после определенного срока работы ответственных конструкций с целью оценки их прочности. Устройства, преобразующие механические величины в электрические, называются датчиками (деформации -(тензорезистор), линейных или угловых перемещений, давлений, усилий, скоростей, ускорений).

Тензорезистор (рис. 9.4) представляет собой плоскую петлеобразную спираль 1 из тонкой (0,01...0,03 мм) константановой (60 % меди и 40 % никеля) проволоки, вклеенной между двумя слоями рисовой бумаги 2. Рабочий тензорезистор наклеивается (клей БФ) на деталь и при ее нагружении деформируется совместно. При статическом нагружении рабочие тензорезисторы подключаются к измерителю деформации (цифровому) ИДЦ, электрическая схема которого (рис. 9.5) представляет собой высокочувстви-тельный измерительный четырехплечий мост Ч.Уитстона(1844).


Рис. 9.5. Электрическая схема ИДЦ

Постановка работы. На экспериментальной установке (рис. 9.6) проведены испытания ЭК в виде стальной = 2 * 105 МПа; µ = 0,3) трубы ( D = 60 мм; d = 54 мм; L = 360 мм; l = 300 мм) при плоском изгибе, кручении и совместном изгибе с кручением с записью (табл. 9.3) ступеней рабочей нагрузки Р и показаний т измерителя деформаций цифрового ИДЦ (цена деления β= 10-5 1/дел.).

Рис. 9.6. Схема экспериментальной установки: 1- элемент конструкции; 2 - опора; 3 - коромысло; 4, 5 - грузы; 6 -блок; 7-прямоугольная розетка тензорезисторов; I, II, III - рабочие тензорезисторы


№ступени нагружения

Р,

кН

ΔР,

кН

Изгиб Кручение Изгиб с кручением
m1 Δ m1 m11 Δ m11 m1 Δ m1 m11 Δ m11 m111 Δ m111
0 0.9 - 23 - 25 - 22 - 20 - -7 -
1 1.8 0.9 45 22 49 24 45 23 39 19 -14 -7
2 2.7 0.9 67 22 74 25 67 22 61 22 -22 -8
3 3.6 0.9 89 22 99 25 89 22 81 20 -28 -6
4 4.5 0.9 113 24 124 25 111 22 100 19 -34 -6
Δ Pср=0,9 Δ m1 ср =22,5 Δ m1 1ср =24,75 Δ m1 ср =22,25 Δ m1 1ср =20 Δ m1 11ср =-6,75

Требуется: определить расчетные и экспериментальные значения напряжений; вычислить отклонения расчетных от экспериментальных напряжений.

Проводим обработку экспериментальных данных табл. 9.3 и определяем

средние значения приращений нагрузки Δ P ср =∑ΔР/4 и показаний ИДЦ:

Δ m ср =∑Δm/4.

В дальнейшем все расчеты проводятся для одной ступени нагружения.

Опыт № 1. Определение напряжений при изгибе элемента конструкции

1. Вычисляем расчетное приращение напряжений в точке А при изгибе:

Δσ =


2. Рабочий тензорезистор I наклеен по направлению главной деформации Δε1 , и находится в условиях линейного напряженного состояния. Определяем экспериментальные приращения главной деформации и главного напряжения:

Δε1ср β=22,2*10-5 ; Δσэ =EΔε =2*10-5 =45 Мпа

3. Находим отклонение расчетных от эксперементальных напряжений:

δ=*100%=44,4*45/45*100%= -1,33

4. Для оценки прочности элемента конструкции определяем экспериментальное значение напряжений при максимальной нагрузке:

max σэ = Δσэ Pmax /ΔP=45*4.5/0.9=255МПа

Опыт № 2. Определение напряжений при кручении элемента конструкции

1. Вычисляем расчетные приращения касательных напряжений в точке А:

Δτ =(2*0,9*103 *300*10-3 )/14,58*10-6 =37 МПа

2. При кручении элемента конструкции реализуется частный случай плоского напряженного состояния, когда главная деформация Δε = - Δε . Главную деформацию Δε1 измеряет рабочий тензорезистор II, наклеенный под углом 45 . Определяем экспериментальные приращения главных деформаций:

Δε1э= Δm11 c р β=24,75*10-5 ; Δε =-24,75

3. Находим экспериментальные приращения касательных напряжений, которые при кручении равны приращениям главных напряжений:

Δτэ =(2*105 \1+0.3)*24,75*10-5 =38 МПа

4. Определяем отклонение расчетных от экспериментальных напряжений:

δ=((37-38)/38)*100%=-2,63

5. Для оценки прочности при кручении элемента конструкции находим экспериментальное значение касательных напряжений при максимальной нагрузке:

max τэ max =38*4,5/0,9=190 МПа.

Опыт № 3. Определение напряжений при совместном изгибе и кручении элемента конструкции

1. Вычисляем расчетные приращения нормальных, касательных, главных и эквивалентных напряжений в точке А:

Δσ = (0,9*103 *360*10-3 )/7,29*10-6 =44,4 МПа

Δτ = (0,9*103 *300*10-3 )/14,58*10-6 =18,5 МПа

Δσ1/3 =0,5(44,4)=(22,228,9) МПа

Δσ1 =51,1МПа ; Δσ3 = -6,7 МПа

Их направление t

g2α== -=-0.833; 2α0 =-39,8 ; α0 =-19,9

Δσэкв4 ==54,8 МПа

2. По трем показаниям ИДЦ прямоугольной розетки тензорезисторов ходим эксперимен-тальные приращения деформаций:

Δε =Δm1 ср β=22,25*10-5 ; Δε11э = Δm1 1 ср β = 20*10-5 ; Δε111э = Δm11 1 ср β=-6,75

3. Вычисляем экспериментальные приращения главных деформаций и их направление:


Δε1/3э =0,5(22,25*10-5 +(6,75)*

*10-5 2 =7,75*10-5 18,98*10-5

Δε1э= 26,73*10-5 ; Δε =-11,23*10-5

tg2α=(22.25 *10-5 -2*20*10-5 +(-6.75*10-5 )/22.25*10-5 -(-6.75*10-5 )=-0.844

С учетом этого 2α0 =-40,2 ; α0 =-20,1

4. Определяем экспериментальные приращения главных и эквивалентных напряжений:

Δσ =51,3 МПа

Δσ =-7,12

Δσэкв4 =55,2МПа

5. Вычисляем отклонение расчетных от экспериментальных эквивалентных напряжений:


δ=((54,8-55,2)/55,2)*100%=-0,7%

6. Для оценки прочности элемента конструкции находим экспериментальные эквивалентные напряжения при максимальной нагрузке:


max σэ экв4 =55,2*4,5/0,9=276МПа

Выводы

1. Изучена методика определения напряжений электротензометрированием с целью экспериментальной оценки прочности элементов конструкций.

1.Во всех трех опытах отклонения результатов расчета от эксперимента не превышают 5 %. Следовательно, электротензометрирование может эффективно использоваться для экспериментального определения напряжений при оценке прочности элементов конструкций.

2.Расхождения между расчетными и экспериментальными напряжения ми обусловлены рядом принимаемых гипотез при выводе формул для расчета напряжений, а также погрешностями измерения деформаций при электротензометрировании.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий