Лабораторный практикум является неотъемлемой и существенной составной частью учебного процесса по изучению сопротивления материалов.
Лабораторные работы по определению механических характеристик конструкционных материалов. Данный цикл составляют работы, посвященные определению механических характеристик прочности и пластичности материала при растяжении, сжатии и сдвиге (срезе, скалывании), модулей упругости I и II рода и коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона).
Образцы для испытаний на растяжение чаще всего делают цилиндрической формы с головками на концах для закрепления их в захватах машины
Порядок выполнения работы Ознакомиться с испытательной машиной.
Предел пропорциональности при повторной нагрузке.
Определение модуля продольной упругости и коэффициента Пуассона Целью работы является опытная проверка закона Гука при растяжении, определение модуля продольной упругости Е и коэффициента Пуассона ν стали и ознакомление с устройством и работой тензометров.
Лабораторная работа подразделяется на две части: а) определение модуля продольной упругости Е стали; б) определение коэффициента Пуассона ν стали.
После проверки готовности машины к испытанию следует дать предварительную нагрузку на образец и при этой нагрузке записать показания тензометров. Далее равными приращениями увеличивать нагрузку, записывая каждый раз показания тензометров. Нагружение производить в пределах упругих деформаций, что предусматривается заранее.
Определение коэффициента Пуассона стали Испытательная машина ГМС – 20.
Испытание на сжатие образцов из пластичных и хрупких материалов Целью работы является определение пределов прочности и изучение характера разрушения образцов металла, цемента и дерева при сжатии.
Ознакомиться с испытательной машиной, обмерить с помощью штангенциркуля размеры образцов и результаты занести в журнал работ.
Стальной образец, вставленный в указанное приспособление, помещается между плитами испытательной машины и доводится до разрушения.
Испытание на кручение с определением модуля сдвига Цель работы – проверить справедливость закона Гука при кручении, определить величину модуля сдвига стали, исследовать характер деформаций при кручении и установить величины разрушающих напряжений при скручивании образцов из различных материалов.
экспериментальная проверка закона Гука при кручении и определение модуля сдвига стали; б) изучение характера деформаций и разрушения при кручении образцов из различных материалов и определение для них пределов прочности при кручении.
Заложить стальной образец в захваты машины или специальной установки на кручение и закрепить в соответствующих местах измерительные приборы.
Среднее приращение угла закручивания в минутах Δψср΄ = 14,33 мин. Среднее приращение угла закручивания в радианах .
Скручивающий момент, соответствующий пределу пропорциональности.
Лабораторные работы по проверке теоретических положений сопротивления материалов Данный цикл составляют работы, посвященные проверке теоретических формул для расчета напряжений и перемещений сечений в образцах при прямом изгибе, внецентренном растяжении или сжатии, изгибе с кручением и при продольном изгибе стержня.
На поверхности испытываемых балок в отдельных сечениях устанавливаются с помощью струбцин рычажные тензометры, c помощью которых определяются продольные деформации. В данном случае определяются деформации крайних (наиболее удаленных от нейтрального слоя) волокон сечений.
Порядок выполнения работы В каждом из опытов ознакомиться с установкой и занести в журнал работ размеры испытываемых балок, места расположения тензометров и их характеристики.
Средние приращения показаний тензометров: Δn1,ср = 1,0 мм; Δn2,ср = 1,5 мм. Относительные деформации:
Определение линейных и угловых перемещений поперечных сечений статически определимой балки.
Нагрузить балку начальной нагрузкой и записать соответствующие отсчеты приборов.
Теоретический расчет перемещений Грузовое и единичные состояния балки и эпюры соответствующих изгибающих моментов показаны на рис. 11.2.4.
Опытное определение прогиба конца консоли производится при помощи стрелочных индикаторов, один из которых измеряет вертикальную составляющую прогиба, а второй – горизонтальную.
Опыты проводятся на универсальных испытательных машинах, описание которых дано в п. 10.1.1 и др. Измерение деформаций производится с помощью рычажных тензометров.
Испытание стальных образцов на продольный изгиб Цель работы – демонстрация явления потери устойчивости формы стержней; определение величин критических сил при продольном изгибе стержней различных размеров с разным способом закрепления концов и сопоставление установленных в опыте величин критических сил с их значениями, рассчитанными по соответствующим формулам сопротивления материалов.
Снять необходимые геометрические размеры образца. Установить образец в приспособление (рис. 11.5.1), которое поместить затем между опорами испытательной машины.
Испытание стальной трубы на изгиб с кручением Целью работы является проверка экспериментальным путем теоретических формул для расчета главных напряжений и положения главных площадок при изгибе с кручением стальной трубы, а также знакомство с электрическим методом измерения деформаций.
Заранее в выбранной точке на поверхности образца – тонкостенной трубы – наклеиваются три проволочных датчика сопротивления, составляющих розетку по схеме, приведенной на рис. 11.6.5.
Расчетно-графические работы Выполнение расчетно-графических работ является важнейшей составной частью изучения дисциплины «Сопротивление материалов».
Расчет статически неопределимого бруса на растяжение (сжатие) Содержание задания Для стального статически неопределимого бруса (см. рисунок), нагруженного силой F и собственным весом (γ = 7,85 г/см3), требуется: Определить опорные реакции в заделках.
Определение геометрических характеристик поперечного сечения Содержание задания Для составного поперечного сечения (см. рисунок) требуется:
Вычертить в масштабе 1:2 или 1:5 все сечение.
Напряженное состояние и теории прочности Содержание задания Для металлической детали дано напряженное состояние в некоторой точке и механические характеристики стали и чугуна.
Построение эпюр поперечных сил, изгибающих моментов и расчет статически определимой балки на прочность.
Расчет вала на кручение Содержание задания Для стального вала, нагруженного четырьмя внешними крутящими моментами (см. рисунок), требуется:
1. Построить эпюру крутящего момента.
Определение линейных и угловых перемещений в однопролетной балке Содержание задания Для статически определимой балки (см. рисунок), загруженной сосредоточенными силами, линейной распределенной нагрузкой и изгибающими моментами, требуется:
Построение эпюр изгибающих моментов, поперечных и нормальных сил в простых рамах.
Расчет стержня с ломаной осью Содержание задания Для стержня с ломаной осью (см. рисунок), нагруженного двумя сосредоточенными силами, требуется:
Построить эпюры крутящего момента Мх и изгибающих моментов Му и Мz: а) от силы
; б) от силы
. .
Расчет статически неопределимых балок Содержание задания Для статически неопределимой балки (см. рисунок) с постоянной жесткостью EI = const требуется: Установить степень статической неопределимости.
Расчет составного стержня на продольный изгиб Содержание задания Для составного стального стержня длиной l (см. рисунок), сжатого силой F, необходимо:
С помощью таблицы коэффициентов продольного изгиба
подобрать сортамент прокатных профилей, из которых формируется поперечное сечение составного стержня.
Продольный изгиб прямого стержня Содержание задания Для стального стержня длиной l с заданной формой поперечного сечения (см. рисунок), сжатого силой F, необходимо: Найти размеры поперечного сечения при Ry = 220 МПа,
.
Расчет бруса на внецентренное сжатие Содержание задания Толстый столб с поперечным сечением, показанным на рисунке, сжат продольной сосредоточенной силой F.
Расчет статически неопределимой рамы Содержание задания Для статически неопределимой рамы (см. рисунок) с постоянной жесткостью EI = const требуется:
1. Установить степень статической неопределимости.
Расчет толстостенного составного цилиндра Содержание задания Для составного открытого цилиндра (см. рисунок), собираемого из двух труб с натягом, известны внутренний радиус внутренней трубы а, внутреннее давление р и расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию изгибу по пределу текучести Ry.
Расчет балок на динамическую нагрузку Содержание задания Двигатель весом Q укреплен посередине на двух двутавровых балках (см. рисунок).
Расчет стержневой системы на действие инерционной нагрузки Содержание задания Стержневая система вращается вокруг оси АВ с постоянной угловой скоростью n (об/мин).
Определение предельной нагрузки Содержание задания Для системы, состоящей из трех стержней, требуется:1. Определить предельную продольную силу для каждого стержня.
Расчет трехшарнирной арки Содержание задания Для симметричной трехшарнирной арки кругового очертания и прямоугольного поперечного сечения (h/b = k) требуется:1. Определить опорные реакции.
