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.

При кручении во всех точках на поверхности тонкостенной трубы возникает плоское напряженное состояние – чистый сдвиг (рис.3.4,а). В этом случае известно, что главные напряжения направлены под углом  к продольной оси трубы.

Так как тензодатчики 1 и 3 (рис. 3.5) наклеены на трубу под углом 45° к ее продольной оси , (по направлениям главных напряжений), то для определения последних достаточно измерить значения главных деформаций  и  по этим же направлениям. Тогда, учитывая, что главные напряжения при чистом сдвиге равны по величине, но противоположны по знаку, формулы (3.8) упрощаются

 , (3.13)

  (3.14)

где  - главные деформации, измеренные датчиками 1 и 3, соответственно.

Теоретическим расчетом определяют величину главных напряжений из выражения

 . (3.15)

О п и с а н и е л а б о р а т о р н о й у с т а н о в к и. Для выполнения работы используется установка типа СМ-18 А (рис. 3.6). На литой станине 1 закреплена консольно тонкостенная труба 2 из дюралюминия марки Д16Т с наружным диаметром   и внутренним – . На свободном конце трубы горизонтально установлен равноплечий нагрузочный рычаг 3. К правому плечу рычага 3 на расстоянии  подвешен грузовой подвес 4, а к его левому плечу также на расстоянии  прикреплен тросик 5, перекинутый через блок 7, к концу которого подвешен грузовой подвес 6. Блок 7 установлен на кронштейне 8, прикрепленном к станине 1.

На расстоянии  от свободного конца трубы 2 наклеена розетка тензодатчиков 9 (в сечении ) согласно схемы их расположения, показанной на рис. 3.5. Компенсационные тензодатчики 10 наклеены на трубе 2 перпендикулярно ее продольной оси.

Для подсоединения выводов рабочих и компесационных тензодатчиков предусмотрена клеммная колодка 11.

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. Штангенциркулем измеряют наружный  и внутренний  диаметры трубы с точностью 0,1 мм. Линейкой измеряют с точностью 1 мм плечи  рычага 3 и расстояние  от свободного конца трубы 2 до сечения, в котором определяют главные напряжения (до точки ).


Рис. 3.6. Схема лабораторной установки СМ 18 А

2. Определяют ступень нагружения , руководствуясь тем, чтобы после опытов (число нагружений =3 – 4) величина эквивалентных напряжений в поверхностном слое трубы была несколько меньше предела пропорциональности материала трубы, т. е. .

Если нагрузку  приложить только на подвес 4, то после приведения ее к центру трубы, получают совместное действие изгиба и кручения. Тогда, например, по третьей гипотезе прочности получают

где  - наибольший изгибающий момент в сечении ;

   - наибольший крутящий момент; С = d / D.

Отсюда наибольшая нагрузка, которая может быть приложена к трубе

  (3.15)

Тогда ступень нагружения при числе опытов  будет равна 

 . (3.16)

Если значение  неизвестно, то его определяют по приближенной формуле  (для материала трубы: дюралюминия марки Д 16Т, предел текучести = 270 МПа).

При кручении ступень нагружения определяют по методике, изложенной в работе 2.3, учитывая, что крутящий момент  получают приложением к подвесам 4 и 6 одинаковых грузов.

3. Из справочника выписывают значения модуля продольной упругости материала трубы  и коэффициент Пуассона . Все эти данные заносят в журнал наблюдений.

4. Балансируют мостовые схемы тензоусилителя, предварительно включенного в сеть для прогрева в течение не менее 20 минут.

5. При изгибе с кручением трубу нагружают, последовательно прибавляя к грузовому подвесу 4  раз внешнюю нагрузку , и заносят после каждого опыта в журнал наблюдений показания тензодатчиков  и . Затем вычисляют приращения показаний каждого тензодатчика и среднее значение этих показаний . Определяют линейные деформации

  (3.17)

где и  - тарировочные коэффициенты измерительных каналов тензоусилителя.

Вычисляют опытные значения: по формуле (3.7) главные деформации и ; по формуле (3.8) главные напряжения  и , а по формуле (3.9) положение главных площадок – угол .

Рассчитывают теоретические значения: с учетом формулы (3.11) по формуле (3.10) – главные напряжения  и , а по формуле (3.12) – положение главных площадок (угол ).

6. При кручении трубы прикладывают равными ступенями (3-4 раза) нагрузку   к подвесам 4 и 5 и снимают показания тензодатчиков 1 и 3 –  и . Определив средние значения приращений показаний   и , вычисляют опытные значения главных  деформаций

 . (3.18)

Вычисляют опытные значения главных напряжений  и  по формулам (3.13) и (3.14) по найденным выше и . Положение главных площадок известно - = ± 45°.

Рассчитывают теоретические значения главных напряжений и  по формуле (3.15).

 Обработку всех опытных данных проводят, руководствуясь разделом 4. В заключение выполняют анализ и сравнение полученных данных.

Содержание отчета

Название лабораторной работы.

Цель работы.

Схема лабораторной установки.

Основные расчетные данные:

Расстояние от свободного конца трубы до сечения .

Диаметры трубы: внутренний  и наружный .

Плечо внешней нагрузки .

Модуль продольной упругости материала .

Коэффициент Пуассона .

Тарировочные коэффициенты тензометров , , .

Осевой момент сопротивления сечения .

Полярный момент сопротивления сечения .

Изгибающий момент в заданном сечении X.

Крутящий момент в заданном сечении .

Результаты эксперимента.

№/№

п/п

Нагрузка

Приращение нагрузки

Показания тензометров

Приращение показаний тензометров

Средние значения приращений

Теоретическое определение главных напряжений при кручении с изгибом.

Нормальные напряжения .

Касательные напряжения .

Главные напряжения  и , положение главных площадок - .

Экспериментальное определение главных напряжений.

Деформации, измеренные в направлениях трех тензодатчиков , ,.

Главные деформации  и .

Главные напряжения  и .

Определение угла наклона между осью трубы и направлением главного напряжения .

Сравнение опытных и теоретических значений.

Вопросы для самоконтроля

Какова цель лабораторной работы?

Как устроена лабораторная установка СМ 18 А?

Как устроен проволочный тензодатчик? Объясните принцип его работы?

Что называют «розеткой» тензодатчиков?

Какие напряжения возникают в поперечном сечении трубы при изгибе с кручением? – при кручении?

По каким формулам определяют теоретические напряжения на поверхности трубы при изгибе и при кручении?

Какие виды напряженных состояний Вы знаете? Какое напряженное состояние называют плоским?

Какое напряженное состояние называют чистым сдвигом?

Какие линейные деформации называют главными деформациями?

Как записывается обобщенный закон Гука?

Почему линейные деформации при кручении определяют с помощью датчиков наклеенных под углом 45º к оси трубы?

Какие напряжения называют главными?

Какая зависимость существует между касательными напряжениями в поперечном сечении бруса при кручении и главными напряжениями?

Как нагрузить установку, чтобы труба испытывала изгиб и кручение? – только кручение?

Как теоретически определить главные напряжения при изгибе с кручением?

По каким формулам определяют опытным путем величину главных напряжений при изгибе с кручением?

Какова размерность крутящего и изгибающего моментов?

18. Как находят опасное сечение круглого бруса при изгибе с кручением?

Задача 3.1.4. Два стержня, соединенные накладкой с одной стороны с помощью заклепок, растягиваются силой F = 50 кН (рис. 3.1.8). Число заклепок на каждом стержне равно n = 3, диаметр одной заклепки d = 15 мм. Сечение стержней – равнобокие уголки 70708 мм, толщина накладки δ = 10мм.

 Проверить прочность соединения, если расчетные сопротивления материала равны: на срез Rbs = 100 МПа, на смятие Rbр = 300 МПа, коэффициент условий работы соединения γb = 0,9.

 Ответ: условия прочности на срез и на смятие выполняются.

 Задача 3.1.5. Пять стальных листов толщиной 10 мм загружены силой F = 500 кН по схеме, показанной на рис. 3.1.9.

 Определить потребное число заклепок диаметром d = 2 см, соединяющих листы, если расчетные сопротивления материала заклепок и листов равны: на срез Rbs = 110 МПа, на смятие Rbр = 310 МПа, коэффициент условий работы соединения γb =0,9.

Ответ: 6 заклепок.

Задача 3.1.6. Определить силу F, которую может воспринять заклепочное соединение, показанное на рис. 3.1.10. Диаметр заклепки d = 2см, толщина листов и накладки δ = 2,2см. Расчетные сопротивления материала листов и заклепок равны: на срез Rbs = = 200 МПа, на смятие Rbр = 500 МПа, коэффициент условий работы соединения γb = 0,8.

Ответ: F = 50 кН.

Задача 3.1.7. Определить диаметр стального болта, соединяющего три стальных листа (рис. 3.1.11). Растягивающая сила F = 40 кН, толщина среднего листа δ = 10 мм.

Расчетные сопротивления материала болта и листов равны:

 на срез Rbs = 150 МПа;

 на смятие Rbр = 400 МПа; коэффициент условий ра-боты соединения γb  = 0,8.

Ответ: d = 1,5 см.

Задача 3.1.8. Рассчитать количество заклепок диаметром d = 4 мм, необходимое для соединения профилей толщиной 1мм с фасонкой толщиной t = 2 мм (рис. 3.1.12). Сила F = 35 кН, расчетные сопротивления материала заклепок, профилей и косынки (дюралюминий) равны: на срез Rbs = 105 МПа, на смятие Rbр = 300 МПа, коэффициент условий работы соединения γb = 0,95.

Ответ: 16 заклепок в два ряда по 8 заклепок на каждой полке.

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