Нужные лабороторные по СопроМату. Содержание лабораторная работа
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
Отчет Исследование колебаний упругой системы с одной степенью свободы Цель работы. Схема установки Размеры балки длина L = см ширина сечения b = см высота сечения h = см. h l 1 Θt r L b Модуль Юнга материала Е = 200 Гпа. Осевой момент инерции сечения балки = ⋅ = 12 3 h b I z …………………..………=……………м 4 Вес мотора с эксцентриками Q 1 = Н Вес балки Q 2 = Н Статический прогиб балки от действия грузам. где Q = Q 1 + β⋅Q 2 , β = 0,25 − коэффициент приведения массы балки. Теоретическое значение частоты собственных колебаний системы с, где g = 9,81 м ускорение свободного падения. Опытное значение частоты собственных колебаний системы = ⋅ ⋅ ⋅ π ⋅ = ω t S d n 1 оп. с, где S − участок произвольно длины на графике свободных колебаний n 1 − число колебаний балки на длине S; d − диаметр барабана t − время полного оборота барабана. Процент расхождения между теоретическими опытным значениями частот собственных колебаний системы оп Опытное значение коэффициента затухания колебаний оп, где R i и R i+k − два последовательных размаха колебаний, замеренные на графике свободных колебаний с учетом затухания (рис. 1); k − число периодов между R i и R i+k размахами. Теоретическое значение амплитуды вынужденных (резонансных) колебаний балки м. где S max − максимальная величина вертикальной составляющей инерционной силы m − масса мотора Θ − частота возмущающей силы (частота вынужденных колебаний. Рис. 1. График свободных колебаний балки с учетом затухания Рис. 2. График вынужденных (резонансных) колебаний балки Опытное значение амплитуды вынужденных (резонансных) колебаний балки из графика (рис. 2) А оп м. Процент расхождения между теоретическими опытным значениями амплитуд вынужденных (резонансных) колебаний балки % 100 оп А А А − = ψ =…………………..100% =……….% Выводы по работе. ………………………………………………………………………….………....…… ………………………………………………………………………….……...………. ………………………………………………………………………….………...……. Отчет принял …………………………….. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21 Испытание стали на выносливость при деформации изгиба Цель работы: ознакомление с методикой определения предела выносливости материала при симметричном цикле изменения напряжений. Общие сведения Прочность материала при переменных напряжениях характеризуется пределами выносливости при соответствующих видах деформации. Пределом выносливости называется наибольшее значение максимального по модулю) напряжения цикла, которое он может выдержать без разрушения при неограниченно большом числе циклов Предел выносливости обозначается σ R − для нормальных напряжений и τ R − для касательных напряжения, где индекс R коэффициент асимметрии цикла. При симметричном цикле изменения нормальных напряжении предел выносливости обозначается σ -1 . Для каждого материала предел выносливости при симметричном цикле имеет наименьшее значение. Поэтому симметричный цикл является самым опасным. Предел выносливости материала определяется опытным путем. Наиболее простыми распространенным видом испытания на выносливость является испытание на изгиб при симметричном цикле изменения напряжений. Испытанию подвергается серия стандартных образцов в количестве не менее 8 −10 штук. Рабочая часть образца делается суженой (рис. 1). Поверхность образцов тщательно полируется. Рис. 1 Испытания образцов производятся на специальной машине. Образец при испытании работает как консольная балка, нагруженная через шарикоподшипник силой P (риса. На практике, кроме того, могут применяться машины, где образец работает, как двухопорная балка на чистый изгиб. При вращении образца создается симметричный цикл напряжений, график которого показан на рисунке 2, б Нормальные напряжения в произвольной точке А контура поперечного сечения образца изменяется во времени по синусоидальному закону ϕ = ϕ ⋅ = = σ sin Так как угловая скорость вращения образца постоянна (ω = const), то φ = ωt. Окончательно формула нормальных напряжений принимает вида б m d l С y по1 −1 О z ϕ r d 1 1 P y ω σ Т σ max t σ max Максимальное напряжение в сечении 1 −1 образца вместе, где происходит разрушение, определяется по формуле σ max = = z W M , 32 3 d l P ⋅ π ⋅ ⋅ (2) где M – изгибающий момент в сечении излома Р – сила, действующая на образец l – расстояние от точки подвеса груза Р до опасного сечения, где происходит разрушение риса диаметр образца в сечении 1–1. Величина груза Р для каждого, образца берется различной. Наибольшего нагрузку принимают для первого образца, для последующих образцов ее уменьшают. Каждый образец испытывается до разрушения, при этом с помощью счетчика оборотов замечают, сколько оборотов (циклов напряжений – N) проработал данный образец. Определив максимальное напряжение в первом образце по формуле (2), и зная число циклов N 1 , которое он проработал до разрушения, наносят на графике « σ – точку 1. По результатам испытания второго образца на том же графике наносят точку 2 и т.д. По этим точкам строится кривая выносливости Вёллера, дающая зависимость между величиной максимального напряжения и количеством циклов напряжений, необходимых для разрушения каждого из образцов. Кривая выносливости показана на рисунке 3. Для стали и многих других материалов кривая выносливости в своей левой части круто спускается вниз, а затем переходит в очень пологую, почти горизонтальную линию, асимптотически приближающуюся к горизонтальной прямой. Ордината этой асимптоты дает максимальное напряжение, при котором образец выдерживает, не разрушаясь, неограниченное число циклов. Это максимальное напряжение и является пределом выносливости материала при симметричном цикле − σ −1 ). Как показывают результата экспериментальных исследований, образцы большинства черных металлов, выдержавшие N = 10 7 циклов изменения напряжений, обычно не разрушается при дальнейших испытаниях. Это число циклов является базой определения предела выносливости для черных металлов. Испытание на выносливость заканчивается, если очередной образец выдерживает базовое число циклов N δ для данного материала. Наибольшее (по абсолютной величине) напряжение цикла, при котором материал образца выдерживает без разрушения базовое число циклов, называют пределом выносливости. Таким образом, для черных металлов за предел выносливости условно принимают напряжение, соответствующее базовому числу циклов N δ = 10 7 . Для цветных металлов за предел выносливости условно принимают напряжение, соответствующее числу циклов N δ = 10 В настоящей лабораторной работе предусматривается построение лишь одной первой точки на графике кривой выносливости. При этом нагрузка выбирается завышенной стем, чтобы разрушение образца наступало за 1/2 − 3/4 часа работы машины. σ σ 1 σ 2 σ R N N 1 N 2 Рис. 3 1 2 3 4 баз Описание машины Образец 1 зажимается одним концом в цанговом патроне 2, укрепленном на шпинделе 3 (рис. 4). На другом конце образца устанавливается специальная обойма 4, имеющая шариковый подшипник 5. К обойме подвешивается тяга 7 и далее через пружину 6, стержень, на конце которого имеется диск. На этот диск устанавливается необходимое количество гирь 8. Величина силы Р, действующей на образец, определяется как сумма веса гирь и веса тяги с пружиной. Вес тяги с пружиной равен 10 Н. Вращение образца (n = 3000 об/мин) через обойму 4 передается на счетчик оборотов 10. Счетчик показывает число оборотов, уменьшенное враз. Для того, чтобы исключить возможность изгиба, при статическом действии груза Р, перед испытанием тягу 7 закрепляет в специальной гайке 9. После пуска машины гайку 9 вывинчивают вниз, и вес груза P передается на образец. 3 2 1 l 5 4 10 9 8 7 6 Рис. 4 Порядок выполнения работы 1. Закрепить образец в патроне машины. Установить обойму на конце образца так, чтобы расстояние от оси обоймы до наиболее тонкого сечения стержня составляло l =15 мм. 3. Подсоединить тягу к обойме. 4. Установить счетчик оборотов. 5. Убедиться, что тяга 7 опирается на опорную гайку 9. В противном случае подвернуть гайку 9 так, чтобы рукой ощущалось свободное движение обоймы. 6. Замерить диаметр наиболее тонкой части образца. 7. Нагрузить тягу грузами так, чтобы общий вес (вместе с тягой и пружиной) составлял 110 −130 Н. Это соответствует напряжению вместе разрушения σ max ≅ (0,8÷0,9) в. Сбросить предыдущие показания счетчика оборотов. 9. Включить мотор машины. 10. Плавно поворачивая гайку 9, нагрузить образец грузом Р. 11. Записать показания счетчика пол разрушения образца. 12. Выполнить расчеты и построить точку 1 на графике « σ − N» (рис. 3). Примечание Пункты 1 −4 выполняется лаборантом. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21 Отчет ИСПЫТАНИЕ СТАЛИ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ ИЗГИБА Цель работы. Испытательная машина……………………………………………………………… Измерительные приборы. Схема установки Размеры образца Наименьший диаметр d мм Длина плеча l мм Вес груза P Н. Число циклов нагружения N 1 оборотов. Осевой момент сопротивления сечения образца вместе излома W z = 32 3 d ⋅ π =………………=………. см 3 Изгибающий момент в опасном сечении образца M = P ⋅l =(Q 1 +Q 2 ) ⋅l =........................=.......... H, где Q 1 − вес гирь Q 2 = 10 Н – вес тяги с пружиной. Наибольшее напряжение цикла Па. Выводы по работе. ………………………………………………………………………….………...……. Отчет принял …………………………….. Учебное электронное текстовое издание Гончаров Константин Алексеевич Еремеев Алексей Леонидович Еремеева Ирина Владимировна Житков Виктор Васильевич Зайцева Ольга Эдуардовна Ковалев Олег Сергеевич Лялина Фарида Галиевна Никулина Римма Ивановна Поляков Алексей Афанасьевич Сатаев Виталий Радикович Черногубов Дмитрий Евгеньевич Чупин Владимир Васильевич ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ» Редактор Е.А. Утюмова Компьютерная верстка ОС. Ковалева Подготовка к публикации Е.А. Утюмовой Рекомендовано РИС ГОУ ВПО УГТУ–УПИ Разрешен к публикации 10.04.09. Электронный формат – pdf Формат х 1/8 Объем 1,85 уч.-изд. л. Издательство УГТУ–УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 Информационный портал ГОУ ВПО УГТУ–УПИ http://www.ustu.ru |