щит. Лабораторная работа 1 Приборы для измерения перемещений и деформаций Ответы на контрольные вопросы

• Название: Лабораторная работа 1 Приборы для измерения перемещений и деформаций Ответы на контрольные вопросы
• Дата: 27.01.2022
• Размер: 283.54 Kb.
• Имя файла: otvety.docx
• Тип: Лабораторная работа; #344079

Лабораторная работа №1

Приборы для измерения перемещений и деформаций
Ответы на контрольные вопросы

1. 
   К акое минимальное количество прогибомеров для определения прогиба необходимо использовать при испытании однопролетной балки, работающей на поперечный изгиб?
   

Ответ: При испытании однопролетной балки необходимо использовать не менее трех прогибомеров, два из которых устанавливаются в местах опирания балки, третий располагается под (над) центром балки (см. рис. 4).

2. 
   Покажите места установки и способы крепления прогбомеров с проволочной связью на испытываемой конструкции в виде ж/б плиты покрытия пролетом 6 м?
   

О твет:

3. 
   Влияет ли температура на показания прогибомеров с проволочной связью?
   

Ответ: Температура влияет на показания приборов: для вычисления возможной погрешности, связанной с линейным температурным расширением металлических частей приборов, необходимо регистрировать температуру окружающей среды в месте проведения испытаний и, при необходимости, ввести поправку на температуру.

4. 
   Каков диапазон измерения прогибомера 6ПАО и какова его точность?
   

Ответ: Диапазон измерения 6 ПАО – неограничен (ограничен длиной нити), точность 0,01 мм.

5. 
   Каковы достоинства и недостатки удлинителя, используемого при работе с индикатором?
   

Ответ:

Достоинства: позволяет определять очень малые относительные деформации

Недостатки: увеличивается погрешность.

6. 
   Возможно ли расширение диапазона измерения механическим тензометром Гугенбергера в процессе испытания?
   

Ответ: Расширить диапазон измерения тензометром Гугенбергера можно винтом перемещения стрелки (поз.9, рис. 5).

7. 
   Какие существуют способы крепления механических тензометров?
   

Ответ:

• 
  с помощью струбцины
  
• 
  с помощью упоров
  

8. 
   Как проверить качество установки тензометров?
   

Ответ: Стрелка не должна двигаться.

9. 
   Как найти значение относительной деформации по разности отсчетов на тензометре Гугенбергера базой 150 мм, установленном на испытываемой конструкции?
   

Ответ: База – 150 мм, отсчеты 23 и 35, цена деления 0, 001 мм.

(35-23)*0,001=0,012.

10. 
    Какие физико-механические свойства материала конструкции являются решающим при выборе базы измерения?
    

Ответ: Однородность, изотропность, т.е. структура материала.

11. 
    Изложите технологию наклеивания тензорезисторов. Как оценить качество наклейки тензорезистора.
    

Ответ: До прикладывания тензорезистора поверхность необходимо тщательно подготовить. Металлическую поверхность очищают напильником, либо наждачной бумагой от краски и коррозии, затем обезжиривают растворителем (ацетоном, толуолом) и промывают спиртом. Поверхность бетонного элемента очищают от пыли, глубокие раковины заполняют гипсом, зашлифовывают шкуркой и протирают тампоном, смоченным в спирте и наносят тонкий (до 1 мм) слой клея и высушивают его до отлипа (бакелит-фенольный – 15 мин, ацетил-целлюлозный – 3 мин), после чего на нижнюю поверхность тензорезистора наносят тонкий слой клея, накладывая его на поверхность элемента по рискам, например плёнкой, и прикатывают резиновым валиком с усилием 0,2–0,4 МПа. В процессе сушки клея для обеспечения качества шва необходимо пригрузить тензорезистор усилием 2–4 кг/см². На каменную, бетонную и деревянную поверхности наносят не менее 2 слоев клея с высушиванием каждого (огрунтовка поверхности). При наклейке на металлическую поверхность под выводные провода подкладывается стеклоткань. При необходимости выполняется гидроизоляция тензорезистора эпоксидно-цементной смесью. Минимально допустимое сопротивление изоляции 10…15Мом. Для кратковременной гидроизоляции тензорезистора в условиях повышенной влажности допускается применять парафино­–вазелиновую или восковую смесь.

11. 
    Объясните физический смысл явления поперечной тензочувствительности проволочных петлевых тензорезисторов?
    

Ответ: Поперечная тензочувствительность проявляется в нелинейности распределения электрического сопротивления по участкам нити в связи с различием продольных и поперечных деформаций на петлевых зонах и основной части тензорезистора, что в, свою очередь, вносит определённую погрешность в результаты испытаний.

11. 
    Каково функциональное назначение компенсационных тензорезисторов при испытании конструкции?
    

Ответ: Компенсационные тензорезисторы устанавливаются на ту же испытываемую (либо аналогичную) конструкцию в нерабочей ее части с целью обеспечения работы активных (рабочих) и пассивных (компенсационных) тензорезисторов в идентичном температурно-влажностном режиме (во-избежание погрешности показаний измерительного моста).

11. 
    Охарактеризуйте достоинства и недостатки приборов для измерения перемещения и деформаций.
    

Ответ: Тензорезисторы позволяют измерять деформации любых конструкций в стадии близкой к разрушению, следить за развитием деформаций в любом направлении, а также даёт возможность измерения деформаций на внутренних поверхностях объемных конструкций.

Недостаток - невозможность измерения значительных деформаций.

11. 
    Покажите схему включения тензорезисторов по схеме моста Уитсона.
    

Ответ: См рис. 9.

Лабораторная работа №2

Тарирование приборов
Ответы на контрольные вопросы

1. 
   С какой целью проводится проверка приборов?
   

Ответ: С целью определения тарировочного коэффициента для прибора, с помощью которого при измерении этим прибором можно будет получить истинные значения перемещений или деформаций.

2. 
   Влияет ли база измерения механических приборов на величину тарировочного коэффициента?
   

Ответ: База измерения не влияет на величину тарировочного коэффициента.

3. 
   Каково минимальное соотношение между ценой деления тарировочной машины и ценой деления механического тензометра?
   

Ответ: Минимальное соотношение – 10.

4. 
   Как по разности отсчетов индикатора, установленного на испытываемой конструкции, и значению тарировочного коэффициента наитии истинную величину абсолютной деформации?
   

Ответ: .

5. 
   В каких случаях производится тарирование тензорезисторов?
   

Ответ: Для проверки новых партий тензорезисторов, а также при использовании тензостанций с ручной балансировкой моста Уитстона.

6. 
   Объясните физический смысл тарировочных коэффициентов k₁ и k₂.
   

Ответ: - модуль упругости; - коэффициент приведения.

Лабораторная работа №3

Испытание фрагмента стальной сквозной колонны на внецентренное сжатие.
Ответы на контрольные вопросы

1. 
   Измениться ли относительная деформация в контролируемых точках сечения, если при прочих равных условиях изменить базу измерения.
   

Ответ: Относительная деформация не изменится при изменении базы измерений.

2. 
   Определите величину сжимающего усилия N, при котором напряжения в ветви №1 достигнут расчетного сопротивления стали по пределу текучести.
   

Ответ:

3. 
   Как будет выглядеть эпюра напряжений, если усилие приложить по оси симметрии сечения? Где будет проходить нейтральная ось?
   

Ответ: Когда сила приложена на оси симметрии



Рис. 16

4. 
   Как определяется положение нейтральной оси?
   

Ответ:

5. 
   Найдите показания тензометра Гугенбергера с базой 50 мм в делениях, при которых напряжение в стали С245 достигнет расчетного сопротивления по пределу текучести.
   

Ответ:

6. 
   Как изменяется разность отсчетов, относительные деформации и напряжения по сравнению с данными таблицы 4, если при прочих равных условиях фрагмент колонны будет изготовлен из алюминиевых сплавов?
   

Ответ: Разности отсчетов и относительные деформации увеличатся, т.к. алюминий более деформативен; напряжения не уменьшатс

Лабораторная работа №4

Испытание стальной сварной фермы.
Ответы на контрольные вопросы

1. Одновременно ли напряжения в стержнях фермы достигнут расчетного сопротивления стали по пределу текучести по мере увеличения испытательной нагрузки?

Ответ: Не одновременно, так как в стержнях различные запасы по нагрузке.

2. Определите величину испытательной нагрузки Р, при которой напряжения в стержнях О₄ фермы достигнут расчетного сопротивления по пределу текучести.

Ответ:Для стержня О₄:



3. Определите расчетным путем несущую способность по потере устойчивости стержня О₄ и величину соответствующей ей нагрузки Р на центральный узел фермы. Сравните полученные данные с найденными из ответа на вопрос 2.

Ответ:







4. Объясните причины расхождения между опытными и расчетными значениями усилий в контролируемых стержнях фермы.

Ответ: Причины: расцентровка узлов, неузловое приложение нагрузки, неточность измерений, влияние внешних факторов, идеализация расчетной схемы.

5. Обозначить направление усилий в стержнях фермы.

Ответ:



Рис. 20

6. Как изменятся усилия, напряжения и относительные деформации в стержнях фермы, если при прочих равных условиях она будет изготовлена из алюминиевых сплавов?

Ответ: Если ферму изготовить из алюминия, то усилия и напряжения останутся те же, а деформации возрастут. а  у алюминия меньше, чем у стали.

7. Изменится ли относительная деформация стержня И₁, если при прочих равных условиях уменьшить высоту фермы в два раза?

Ответ: Относительная деформация стержня И₁ увеличится, так как возрастут усилия, а следовательно и напряжения.

Лабораторная работа №5

Испытание стальной монорельсовой балки

Ответы на контрольные вопросы.

1. Какая форма сечения из существующих прокатных профилей наиболее оптимальна для изгибаемых элементов и в том числе монорельсовых кран-балок?

Ответ: Наиболее оптимален двутавр

2. Найдите величину нагрузки в сечении “С” балки, при которой напряжение в сжатых и растянутых волокнах достигнут расчетного сопротивления стали по пределу текучести (по экспериментальным и теоретическим данным).

Ответ:



3. Найдите прогиб монорельсовой балки при нагрузке, близкой к предельной (в сечении “С”) по экспериментальным и теоретическим данным.

Ответ:



4. Почему расчет монорельсовых балок в упруго-пластической стадии неприемлем?

Ответ: Расчет недопустим, т.к. в упруго-пластической стадии балка получает

большие деформации, что может привести к перекосу и заклиниванию крана.

5. Как изменяются напряжения и деформации по нормальным сечениям балки, если при прочих равных условиях она будет выполнена из сплавов алюминия?

Ответ: Напряжения по нормальным сечениям не изменятся. Деформации увеличатся, т.к. сплавы алюминия имеют меньший модуль продольной упругости.

Лабораторная работа №6

Анализ напряженного состояния балки в зоне чистого изгиба
Ответы на контрольные вопросы
1. Определить изгибающий момент и величину усилия P в середине пролета балки по картине полос и значению _о=90 Н/см на одну полосу при a=3 см, h=3 см, t=0,6 см.

Ответ:

_о=_о⁽¹⁾/0,6=150 Н/см²;

_1,2= 2n_o; _1,2= M/W= 6Path²; n=5,5;

P=2n_oth²/(6a)=25,51500,63²/(63)=495 H;

M=Pa=4953=1485 кНм.



Рис. 26

2. Определить место приложения нагрузки, порядок полос, величину P, построить эпюры изгибающих моментов и главных напряжений по контуру балки ( ₀^(1,0) = 60 Нсм ), l=20 см, h=30 см, t=0,6 см.

Ответ:

_о=_о⁽¹⁾/t=60/0,6=100 Н/см²;

 =M/W=6Pa4th²=3Pa2th²;

 = 2n_o=23100=600 Н/см²;

M=th²/6=6000,63²/6=540 Нсм;

P=2M/l=2540/20=54 кН .



Рис. 27

3. Используя изоклины построить траектории главных напряжений.

Ответ:



Рис. 28

4. Как будет выглядеть картина полос в консольной балке?

Ответ:



Рис. 29

5. 
   Нарисуйте картину полос при нагружении:
   

Ответ:



Рис. 30



Лабораторная работа №7

Обнаружение дефектов в материалах с помощью ультразвука.

Ответы на контрольные вопросы

1. 
   Акустические методы неразрушающего контроля, их достоинства инедостатки
   

Ответ: Метод прямого прозвучивания (теневой метод), метод отражения (эхо-метод), метод свободных колебаний, ударный метод, резонансный метод и др.

2. 
   Какие типы упругих механических волн используются в этих методах? Условные обозначения.
   

Ответ:

Продольные  во всех сферах,

поперечные  только в твердых,

поверхностные ооооооооооо ( волны Релея ),

нормальные  ( волны Азиева ).

3. 
   Что такое акустическое сопротивление?
   

Ответ: Акустическое сопротивление равно произведению плотности материала на скорость распространения волны (), оно означает степень ”податливости материала при возбуждении в нем упругих волн”.

4. 
   За счет чего происходит уменьшение интенсивности ультра­звука при прохождении его через вещество? Какой формулой описыва­ется закон затухания?
   

Ответ: Уменьшение интенсивности волн обусловлено:

• 
  Вязкостью материала,
  
• 
  Теплопроводностью материала,
  
• 
  Частотой излучения.
  

Закон затухания .

I₀ – начальная интенсивность волн,

 - коэффициент затухания,

r - расстояние.

5. 
   В каких единицах измеряется сила звука? Какой вид имеет формула измерения силы звука?
   

Ответ: Сила звука в децибелах: .

6. 
   Какие явления имеют место при падении ультразвуковых волн на границу раздела двух сред?
   

Ответ: В каждой среде возникают по две волны как продольные, так и поперечные.



Рис. 38

7. 
   Что такое критические углы? Каковы их значения для стали?
   

Ответ: Критический угол – продольная переломленная волна распространяется вдоль поверхности, не отражаясь от границы раздела сред. Для стали =55.

8. 
   Что такое "мертвая зона" и какими способами можно устра­нить ее влияние?
   

Ответ: «Мертвая зона» - исключение из всей глубины зоны контроля некоторого участка, прилегающего к прозвучиваемой поверхности.

Способы устранения влияния «мертвой зоны»:

А) уменьшить мощность и длительность зондируемого импульса;

Б) повысить частоту излучения;

В) определить расстояние до дефекта с обратной более толстой части детали. Тогда «мертвая точка» окажется внизу;

Г) использовать многократное отражение луча, там где толщина детали h < H.

9. 
   Какие преобразователи Вы знаете? Как они устроены? Какие материалы для этого применяются?
   

Ответ: Применяются прямые (нормальные) и наклонные (раздельные) совместные интегральные преобразователи. Основным элементом преобразователя является пластинка, выполненная из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами (кристаллы кварца, сегнетовая соль).

10. 
    Для каких целей используется дефектоскоп "Рельс-6" и какие показатели (параметры) определяются на нем?
    

Ответ: Дефектоскоп «Рельс-6» обнаруживает дефекты в образцах, определяет их координаты и протяженность.

11. 
    Какие основные параметры определяются перед началом работы на дефектоскопе?
    

Ответ: Параметры:

А) точность глубиномера;

Б) точка входа луча;

В) угол ввода луча;

Г) условная чувствительность дефектоскопа с наклонным преобразователем;

Д) наличие «мертвой зоны».

12. Как определить размеры дефектов?

Ответ: - размер дефекта; - отсчеты при 0,8Н_max .

13. 
    Опишите методику обнаружения дефектов в металле.
    

Ответ: Для обнаружения дефекта в металле необходимо провести не менее 3-х измерений промежуточных величин (х₁, х₂, х₃, х₄). Для этого следует преобразователь перемещать по смазанной маслом поверхности образца справа налево, а затем слева направо, производя отсчеты по линейке в каждом положении обнаружения (х₁, х₂, х₃, х₄).

Протяженность дефекта х' и х'' при котором сигнал по мере перемещения преобразователя от момента его появления на экране до момента его исчезновения, достигает уровня Н = 0,7…0,8 Н_max

Лабораторная работа №8

Испытание модели пологой оболочки усиленной бортовыми элементами
Ответы на контрольные вопросы
1.Оболочка – твердое тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями. Расстояние между ними – толщина оболочки, которая незначительна по сравнению с шириной и длиной.
2.Расхождение в результатах происходит из-за расхождения теоретических и экспериментальных нагрузок вследствие погрешности изготовления оболочки и приложения нагрузки, неточности снятия экспериментальных значений.
3.Материал модели оболочки: поверхность оболочки изготовлена из пяти слоев стеклоткани рогожного переплетения, пропитанная эпоксидным полиамидом (ЭД-6). Боковые элементы изготовлены из оргстекла.



4.Коэффициент Пуассона – отношения поперечной деформации к продольной.

5.Цилиндрическая жесткость:

6.Прогибы:

7.Напряжения: ;