Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Курсовые и лабораторные по по сопромату

Напряженное состояние, возникающее в области контакта двух тел. Какие факторы влияют на величину контактных напряжений. Отличие действия контактных напряжений от действия обычных сжимающих напряжений. Можно ли принять значение ?в при сжатии материала в качестве разрушающих напряжений смятия. Определение напряжений, возникающих при контакте двух цилиндров. Приведенный модуль упругости и приведенный радиус кривизны. Процесс разрушения металла под действием контактных напряжений. Наиболее опасные условия воздействия контактных напряжений.

Снижают влияние концентрации напряжений двумя путями:

а) конструктивными мероприятиями (увеличение радиусов переходов и т. п.); б) термохимической обработкой деталей (например, закалка ТВЧ, азотирование зон концентрации).

 О п и с а н и е и с п ы т а т е л ь н о й м а ш и н ы и о б р а з ц о в. Опыт проводится на машине типа МУИ-6000, предназначенной для испытания металлов и сплавов на усталость при ч и с т о м изгибе вращающегося образца по симметричному циклу нагружения. Обеспечивает максимальный изгибающий момент 500 кг·см (49 н·м).

Рис. 2.19. Кинематическая схема машины МУИ-6000

Кинематическая схема машины представлена на рис. 2.19. От электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 и гибкий валик 6 вращение передается на шпиндель 8, в котором заворачиванием резьбовой втулки 7 закреплен в цангах 9 испытуемый образец 10. Корпус шпинделя 7 закреплен на станине машины на шарнирно-неподвижной опоре 11. Второй конец образца закреплен аналогичным образом, но корпус этого узла опирается на шарнирно-подвижную опору 13. Усилие на образец передается через серьги 12, балочку 14 и тягу 15 от  м е х а н и з м а н а г р у ж е н и я, состоящего из рычага 17, подвешенного к тяге 15, подвижного 24 и сменных 26 грузов, и противовеса 19. Нагрузка устанавливается перемещением груза 24 по рычагу 17 при вращении маховичка 18, а величина ее определяется по шкале 16 при повороте стрелки червячной пары 20. Приложение установленной нагрузки на образец 10 осуществляется вращением маховика 23, который через червячную пару 22 опустит вниз шток 21, и рычаг 17 через тягу 15 нагрузит образец 10.

Вращение электродвигателя через редуктор 5, датчик импульсов 4 также передается на счетчик числа циклов 3. После поломки образца рычаг 17 с грузами сместится вниз и через микровыключатель 25 отключит электродвигатель 1, а на счетчике 3 будет зафиксировано число циклов , при котором произошло разрушение образца. Схема нагружения образца представлена на рис. 2.20. Средняя рабочая часть образца подвергается  ч и с т о м у изгибу, что следует из эпюр  и .

  Рис.2.20. Схема нагружения Рис. 2.21. Форма и размеры

 образца рабочей части образцов

 

Образцы для испытаний на усталость выполняют в виде стержней с полированной поверхностью (с концентраторами и без них) и размерами согласно ГОСТ 25.502-79 с длиной рабочей части , где  (рис. 2.20).

Так как испытания образцов без концентраторов напряжений даже при одной нагрузке требуют много времени, то в настоящей работе предлагается испытать два образца одинакового диаметра с различными концентраторами напряжений.

М е т о д и к а п р о в е д е н и я о п ы т а и о б р а б о т к а

р е з у л ь т а т о в. 1. Микрометром с точностью 0,01 мм замеряют диаметр образца в трех сечениях по его расчетной длине, определяют расстояние  от точки приложения нагрузки до опор по паспорту машины (рис. 2.20). Записывают эти данные в журнал наблюдений.

2. Вращая маховичок 18, по шкале 16 устанавливают, зная марку материала (предел прочности ), максимальную нагрузку . При этом нагрузку определяют из условия, что при симметричном цикле нагружения максимальные напряжения  в образце (рис. 2.20) при получении первой точки кривой Велера должны быть

  или

  (2.33)

где   - диаметр выточки на образце (рис. 2.23).

Тогда после преобразований получают формулу для максимальной нагрузки

.

3. Закрепляют в цангах 9 машины образец с концентратором и, повернув маховик 23 против часовой стрелки, нагружают образец нагрузкой . Показания счетчика 3 циклов нагружения сбрасывают на нуль, включают электродвигатель 1 и доводят образец до разрушения. Записывают в журнал наблюдений число циклов , которые выдержал образец до момента разрушения.

4.  Устанавливают в цангах 9 машины второй образец с концентратором большего радиуса и также доводят его до разрушения. Записывают число циклов , которое выдержал второй образец до момента разрушения.

5. Сравнивают полученные результаты, проводят анализ и делают выводы о влиянии формы концентратора на циклическую усталость материала. Обработку результатов работы ведут в соответствии с требованиями раздела 4.

Содержание отчета

Название лабораторной работы.

Цель работы.

Испытательная машина (тип, марка).

Эскизы образцов с указанием размеров.

Схема нагружения образца.

Вид цикла нагружения.

Исходные данные.

Расстояние от точки приложения нагрузки до опоры .

Предел прочности для данной марки материала .

8. Максимальная нагрузка, при которой произошло разрушение испытанных образцов: , .

9. Число циклов и  нагружения, выдержанных образцами до момента их разрушения.

10. Анализ результатов испытаний. Выводы.

Вопросы для самоконтроля

1. Какова цель лабораторной работы? 

2. Как графически показывают закон изменения циклических напряжений?

3. Какими параметрами характеризуют цикл напряжений? Как их определяют?

4. Какие параметры цикла преимущественно влияют на усталостную прочность материала?

5. Как получают диаграмму усталости материала?

6. Что понимают под пределом выносливости материала? Как его обозначают?

7. Что понимают под базой испытаний? Какие ее значения принимают для различных металлов?

8. Какова форма, чистота обработки поверхности образцов для испытаний на усталость?

9.  В каком случае возникает концентрация напряжений?

10. Что понимают под эффективным коэффициентом концентрации напряжений?

11. Как теоретически вычислить коэффициент концентрации напряжений?

12. Почему в деталях из серого чугуна практически не возникает концентрация напряжений?

Каким образом в металлах и их сплавах уменьшить влияние концентраторов напряжений?

Опишите устройство и принцип действия испытательной машины.

15. Какой вид изгиба возникает в образце? Изобразите эпюру изгибающих моментов.

16. Разрушится ли образец, если при испытаниях в нем возникнут напряжения ниже предела текучести?

17. Какое практическое значение имеют испытания материалов при переменных напряжениях?

18. Выведите формулу для определения максимальной нагрузки, прилагаемой к образцу?

19. Влияет ли на величину предела выносливости выбор диаметра образца?

Можно ли по характеру излома определить при каких напряжениях (постоянных или переменных) проводилось испытание образца?

Литература: [5] - §§ 84-87; [6] - §§ 19.1 – 19.3, 19.5; [7] - §§ 99-100, 102.

Проводим прямую линию через полученные точки и нулевые точки (рис. 2, б) ригеля Р3 и стойки 13. Затем, рассматривая узел Д, определяем QP6 = –3,81 кН; Q33 = 2,86 кН; NP6 = –2,86 кН; МД = Q33·2 = 5,72 кН·м.

Рассматривая равновесие узла Е рамы (рис. 2, а), находим Q23 = 10 кН; моменты на концах средней стойки М = 14,28 + 5,72 = 20 кН·м.

Узел, показанный на рис. 3, б, должен находиться в равновесии. Следовательно, Σу = N13 – N12 – QP2 = 0, тогда QP2 = –9,53 кН.

Из условия, что точка К – нулевая точка, имеем

MK = Q13·4 + QP2 ·3 +NP2 ·2 = 0,

откуда находим нор-мальную силу

NP2 = 0.

Поперечная сила Q13 = 7,14 кН была определена ранее.

Затем из рис. 3, б определяем попереч-ную силу Q12:

Q13 = Q12 = 7,14 кН.

Продолжая вычисления аналогичным образом, строим эпюры изгибающих моментов М, нормальных N и поперечных Q сил (рис. 2, б, в, г).

Метод моментных нулевых точек (расчет на горизонтальную нагрузку)

Этот метод более точен по сравнению с консольным методом.

В основе метода лежат следующие допущения:

Ветровая нагрузка, распределенная непрерывно по высоте рамы, заменяется узловой.

Нулевые моментные точки принимаются посередине высот стоек, для стоек первого этажа – на расстоянии 2hэт /3 от нижней заделки.

Сумма вышележащих горизонтальных сил для каждого этажа распределяется по стойкам пропорционально отношению моментов инерции стоек и кубу их высоты hn:

  (2) 

где ; ΣF – сумма вышележащих горизонтальных сил.

Построив эпюры моментов в стойках, строят эпюры в ригелях.

Изгибающие моменты в ригелях у крайних узлов определяются из условий равновесия узлов. У средних узлов рамы сумму моментов в примыкающих к узлу стойках распределяют по смежным пролетам ригеля пропорционально их погонным жесткостям.

Явление концентрации напряжений и условия его возникновения, примеры. Сложное напряженное состояние в зоне концентрации. Вид эпюры главных напряжений в ослабленном сечении. Коэффициент концентрации напряжений. Какие факторы влияют на его величину. Эпюра напряжений для растянутого образца с трещиной. Тенденция к дальнейшему распространению трещины. Эпюра нормальных напряжений при изгибе вала с галтелью. Влияние радиуса галтели на величину коэффициента концентрации. Почему концентрация напряжений более опасна для деталей из хрупких материалов.

Инженерная графика

 

Начертательная геометрия
Теория цепей
Сопромат
Лабораторные работы
Электротехника
Математика