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.