Пример выполнения ЛР №1 - Лобовая врубка. Испытание образца соединения на лобовой
 Скачать 170.2 Kb.
|
|
ИДО-2019-13 Андрианов В.А ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦА СОЕДИНЕНИЯ НА ЛОБОВОЙВРУБКЕ Цель работы: теоретическое и экспериментальное изучение работы под нагрузкой образца соединения на лобовой врубке. Задачи работы: Определить расчетную несущую способность образца соединения на лобовой врубке - Nп, [кН]; Определить максимальную несущую способность (разрушающую нагрузку) образца соединения на лобовой врубке - Nt, [кН]; Определить деформацию смятия врубки при нагрузке, соответствующей расчетной несущей способности образца - п, [мм]; Построить график зависимости деформации смятия образца соединения на лобовой врубке Dп от нагрузки на образец Р; Выполнить оценку несущей способности и деформативности образца соединения на лобовой врубке по результатам испытаний. Конструкция образцаГеометрическая схема образца соединения на лобовой врубке и его проектные размеры показаны на рис.1.  Рис.1.Конструкцияобразцасоединенияналобовойврубке. Фактические размеры образца устанавливают непосредственным измерением образца перед испытанием: Ширина поясов b = 37мм ; Высота нижнего пояса h =93мм ; Глубина врубки h вр =10мм ; Длина площадки скалывания L ск =99мм ; Плечо пары сил е =41,5мм ; Угол между верхним и нижним поясами = 30О Данные для расчетаМатериалсосна 2-й сорт; Влажность древесины W =12% . Расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон (см. табл. 3, табл. 4 /1/ СП 64.13330.2017) Rсм = RАсм *mдл=19,5*0,66 =13 МПа; Расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон (см. табл. 3, табл. 4 /1/ СП 64.13330.2017) Rсм 90 = RАсм 90 *mдл =4,5*0,66 =3 МПа; Расчетное сопротивление древесины смятию под углом = 30 О к волокнам Rсм=  МПа ,где Rсм - расчетное сопротивление древесины смятию под углом ; Rcм - расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон; Rсм90 - расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон. Максимальное расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон (см. табл. 3, табл. 4 /1/ СП 64.13330.2017) R max ск RАск *mдл = 3,2*0,66 =2,1МПа; Среднее расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон где Rск - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон для максимального напряжения, МПа;  Lск - длина площадки скалывания; е - плечо сил скалывания; =0.25 при односторонней схеме скалывания;  =0,25, так как скалывание одностороннее (см. эпюру скалывающих напряжений по длине площадки скалывания, приведенную на рис.2).Рис.2. Эпюраскалывающих напряжений Определение расчетной несущей способности образца соединенияна лобовой врубке а). Статический расчет образца Из диаграммы усилий (рис.3): U P ; 2 * tg где tgα = tg30O = 0,577 , откуда P 2*U*tg 2 * 0.577 *U 1.15 *U  Рис.3.Диаграммаусилийвобразцесоединенияналобовойврубке б). Определение величин расчетных усилий в образце соединения на лобовой врубке ск Из условия скалывания U 4.83 кН. Rсредн. * L ск ск * b= Из условия смятия Uсм Rсм. * hвр*b= 33.58 кН. в). Определение нагрузки, соответствующей расчетной несущей способности образца соединения на лобовой врубке Nп Из условия скалывания Рск = Nп.ск = 1.15*Uск =4.83*1.15= 5.55кН. Из условия смятия Рсм = Nп.см = 1.15*Uсм =33.58*1.15= 38.62кН . г). Определение теоретического значения максимальной несущей способности образца соединения на лобовой врубке (разрушающей нагрузки) Ntтеор при кратковременном машинном испытании. Теоретическое значение разрушающей нагрузки Ntтеор определяем из условия скалывания. Расчетная нагрузка, полученная из условия скалывания, меньше, чем из условия смятия. Однако разрушение врубки под нагрузкой происходит именно от скалывания. Объясняется это тем, что расчетное сопротивление древесины скалыванию (табл. 3 /1/) устанавливают из условия предела прочности материала, а расчетное сопротивление древесины смятию - из условия ограничения деформаций смятия. Расчетное сопротивление древесины учитывает /2/: снижение прочности материала во времени при длительном действии нагрузки, статистическую изменчивость свойств материала, а так же наличие пороков в древесине (сучки, косослой и др.), количество и геометрические параметры которых определяются сортом древесины /4/. Определяя теоретическое значение разрушающей нагрузки Ntтеор следует учесть кратковременность ее действия на образец при машинных испытаниях, а так же однородность материала и отсутствие пороков в деревянных элементах образца: Ntтеор NПск m* К *m  кНдл С где mдл = 0,66 - коэффициент, учитываюший снижение прочности древесины при длительном действии нагрузки; Кс=0,7 - коэффициент, учитывающий статистическую изменчивость свойств древесины, если расчетная несущая способность образца Nп определялась по расчетному сопротивлению для древесины 2-го сорта. При наличии в древесине образца сучков и других пороков в пределах, соответствующих 2-му сорту согласно требованиям ГОСТ /4/, Кс=1; Ym=1.1 - коэффициент надежности по материалу /2/. Указания к выполнению работыИспытания можно проводить на машине типа Р-5 при шкале силоизмерителя до 20 кН. При испытании образца определяют деформации смятия врубки Dп и разрушающую нагрузку Nt. Образец соединения на лобовой врубке с указанием схемы расстановки приборов и схемы приложения нагрузки показан на рис. 4. Измерение деформаций смятия врубки следует производить индикаторами часового типа с ценой деления 0.01 мм, установленными симметрично с противоположных сторон образца. Перед началом нагружения с индикаторов снимают нулевые отсчеты (при N=0). Показания приборов записывают в журнал испытаний (табл. 1).  Рис.4.Образецсоединенияналобовойврубке.Схемаиспытания.Схемарасстановки приборов. Загружение образца производят ступенями до разрушения, с равномерной скоростью нагружения без разгрузки. Величина ступени нагружения - 1 кН. Для определения деформаций смятия Dп врубки при достижении каждой ступени нагружения производят запись отсчетов по двум индикаторам (см. табл.1). При достижении 8-й - 10-й ступени индикаторы снимают и производят дальнейшее нагружение образца до его разрушения. Обычно разрушение происходит мгновенно в результате скалывания. Определение полных деформаций смятия врубки производят в табл. 1 по отсчетам индикаторов: по каждому индикатору из отсчета при нулевой нагрузке нужно вычесть отсчет при нагрузке, соответствующей очередной ступени нагружения. Затем для каждой ступени нагружения следует определить среднее (осевое) значение полной деформации Dп по двум индикаторам. По вычисленным средним значениям полной деформации строят график зависимости деформации смятия врубки от нагрузки (рис.5). По этому графику определяют величину полной деформации смятия врубки при расчетной нагрузке п, а также величины рыхлой рыхл и упругой упр деформаций смятия (рис.6) образца соединения на лобовой врубке. ЖУРНАЛ ИСПЫТАНИЯ К РАБОТЕ 1Таблица1 Определение деформаций смятия образца соединения на лобовойврубке
* - определяются по графику (см. рис. 6); ** - определяются как разница между полной деформацией образца при расчетной нагрузке и рыхлой деформацией образца п = Dп(Nп) - рыхл ; Заключительным этапом работы является сравнение фактических величин разрушающей нагрузки и деформаций смятия врубки, полученных в результате испытания, с их теоретическими значениями, определенными в настоящей работе.  Рис.5.ГрафикзависимостидеформациисмятияDпотнагрузкиРдляобразцасоединения на лобовой врубке.  Рис.6.Определениерыхлойрыхлиупругойупрдеформацийсмятияобразцасоединенияна лобовой врубке. Техника безопасности при испытанияхОбразец должен быть закреплен. Должны быть установлены защитные козырьки против торцов образца. Во избежание несчастных случаев во время испытаний нельзя находиться против торцов образца. Оценка несущей способности образца соединения на лобовойврубке (сравнение экспериментальных данных с теоретическими) Экспериментальное значение максимальной несущей способности (разрушающей нагрузки) Nt образца соединения на лобовой врубке Nt =8кН Теоретическое значение максимальной несущей способности (разрушающей нагрузки) Ntтеор образца соединения на лобовой врубке Ntтеор =11.5кН Nt Ntтеор*100% Ntтеор =  *100% =15% .Коэффициент надежности фактический к величине разрушающего усилия составляет Кфакт Nt Ntтеор  =0,87Экспериментальное значение деформации смятия врубки п при нагрузке, соответствующей расчетной несущей способности образца п =0,5мм Предельная деформация соединения на лобовой врубке теор =1,50мм П Птеор*100% Птеор  *100% =2% .Предельную деформацию смятия для соединения на лобовой врубке теор принимают по табл.16 /1/ . Заключение по результатам испытанияВ заключении: отразить результаты испытаний – разрушающую нагрузку Nt, нагрузку соответствующую верхней границе области упругой работы NI-II соединения на лобовой врубке; отразить деформации полные и разности полны при нагрузках NI-II и нагрузке, соответствующей расчетной несущей способности соединения, рыхлые деформации соединения. сопоставить результаты расчета конструкции узла с результатами испытаний, определить фактический коэффициент надежности для образца соединения, сопоставить деформации соединения при нагрузке, соответствующей расчетной несущей способности узла с предельной деформацией для соединений на лобовой врубке. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||