Экспериментальное определение напряжений

Для наблюдения явления косого изгиба применим модель балки с одним защемленным, другим свободным концом (рис.11.2).

Рис. 11. 2

Поперечное сечение А-А дано на рис.11.1. Нагрузка осуществляется приложением сосредоточенного груза, подвешиваемого к свободному концу на оси балки, в центре изгиба торцевого сечения - точке А. Одна из полок уголка вертикальна, а вторая - горизонтальна.

Для экспериментального определения нормальных напряжений на балке на расстояние = 1000 мм от нагруженного торца закреплены тензодатчики омического сопротивления 17 с базой в 10 мм. Центры датчиков расположены в точках 17 рис.11.1. Осевые линии тензодатчиков направлены параллельно оси консоли 0z. Такое их расположение позволяет экспериментально определить нормальные напряжения  в различных точках одного поперечного сечения (рис.11.1). Все тензодатчики подсоединены к прибору АИД (Автоматический измеритель деформаций) с коэффициентом чувствительности k = 10^-5. Во время опыта консоль последовательно нагружается силой равной 1 кг, 6 кг и 11 кг, при одинаковом приращении

Р = 5 кг = 49,05 Н.

Со шкалы АИД снимаются показания датчиков и данные записываются в табл. 11.1. Сразу после опыта вычисляются приращения показаний и средние значения приращений за три нагружения. Так как нагружения проводятся в пределах упругости, то опыт можно считать завершенным если приращения показаний по данному датчику незначительно отличаются от их среднего значения.

Таблица 11.2

Результаты испытаний

	Показания прибора							Приращения показаний
кг	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4	5	6	7
1								////	/////	//////	/////	/////	/////	/////
6
11
Среднее приращение

Значения экспериментальных напряжений в каждой данной точке сечения считаем по формуле:

 = Е kn, (11.4)

где n - средние значения приращений показаний прибора АИД, соответствующие каждому тензодатчику, k - коэффициент чувствительности, Е - модуль упругости материала балки равный 2,110^-5 МПа.

Примечание: Формула (11.1) верна при условии, что сила приложена в центре изгиба. Центр изгиба это точка, относительно которой момент касательных сил в сечении при поперечном изгибе равен нулю. Для уголкового сечения центр изгиба находится в точке пересечения средних линий полок - точке А. При приложении силы в центре тяжести - точке 0 наряду с косым изгибом наблюдается стесненное кручение моментом (1,42 - 0,25)Р = 1,17Р (1,17 изм. в см) сопровождаемое депланацией сечений, при котором в формуле (11.1) формально появляется дополнительное слагаемое B_   / J_, здесь B_ - бимомент, J_ - главный секториальный момент инерции сечения,  - главная секториальная площадь. Но для уголкового сечения главная секториальная площадь  равна нулю, поэтому фактически это слагаемое при приложении силы в центре тяжести уголка отсутствует. Если силу приложить в центре тяжести, то нормальные напряжения теоретически не изменяются и расчеты тоже, но стержень будет испытывать косой изгиб с кручением.