3. Вопросы к домашнему заданию.

1. Как определяются напряжения при поперечном изгибе?

2. Постройте эпюры изгибающих и касательных напряжений для круглой детали.

3. Каким будет условие прочности при поперечном изгибе?

4. Что такое стрела прогиба и как она определяется при консольном закреплении балки?

5. Охарактеризуйте правила построения эпюр изгибающих мо­ментов и поперечных сил.

6. Каким будет дифференциальное уравнение для определения деформаций изгиба?

32

7. Как зависит жесткость деталей от способа нагружения и способа закрепления?

8. Как определяется жесткость деталей при изгибе, растяже­нии, кручении?

9. Что влияет на выбор материала при изгибе?

10. Какие существуют способы повышения жесткости деталей?

4. Лабораторные задания и методические указания по 4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

Задание первое. Измерить максимальную деформацию изгиба при консольном закреплении балки.

Методические указания по выполнению первого задания

В лабораторной установке со специальными зажимами закрепить прямоугольную балку (пластину). Измерить штангенциркулем длину I , ширину b и высоту h. балки. Тип материала балки и её конфигурация задается преподавателем. Приложив к балке пере­менную сосредоточенную нагрузку F = 0.1 - 60 Н и выбрав задан­ную длину b, исследовать влияние величины нагрузки на макси­мальную деформации изгиба при консольном закреплении балки. Из­мерить прогиб балки. При постоянной нагрузке F исследовать влияние длины балки на величину максимальной деформации f. Построить графики зависимостей f_u = f(F) и f_u = f(l) . Измерения выполнить для двух балок на основе различных радиотехни­ческих материалов (конструкционные стали, стеклотекстолит, гетинакс, алюминиевые и магниевые сплавы). Занести экспериментальные результаты и графики в заготовку отчета.

Задание второе. Определить максимальную деформацию и жест­кость балки при различных способах закрепления балок и видах нагрузок.

33

Методические указания по выполнению второго задания

Для выбранной преподавателем несущей конструкции балки, предварительно определив ее размеры l x b x h , провести на лабораторной установке исследование влияния распределенной q = F / l и сосредоточенных нагрузок F , на стрелу прогиба при различных способах закрепления (рис. 5). Измерить деформацию балки и определить коэффициент жесткости λ, стрелу прогиба f_u при изгибе, сравнить с расчетными результатами при растяжении и сжатии для балки такого же сечения A = bh. Изобразить кон­струкцию консольной балки, в которой введением дополнительного звена обеспечивается замена деформации изгиба на растяжение-сжатие.

Задание третье. Определить стрелу прогиба и частоту коле­баний несущих стержневых конструкций РЭС при знакопеременном напряжении.

Методические указания по выполнению третьего задания.

Для несущих конструкций знакопеременная сила вызывает, как правило, знакопеременную деформацию, величина, равная полусумме наибольшего σ_max и наименьшего σ_min напряжений называют средним σ_ср=(σ_max + σ_min) При создании вибропрочной конструк­ции РЭС прочность определяется не по статической, а по цикли­ческой нагрузке. Циклической прочностью считают способность ма­териала выдерживать знакопеременную нагрузку в течение опреде­ленного количества циклов. Это вызывает наступление усталости материала. При такой нагрузке металлы разрушаются при напря­жениях меньших предела статической нагрузки. И наоборот, усталостного явления не наблюдается, если циклическое натяжение равно или меньше предела усталостной прочности. Пределом уста­лости материала является напряжение σ_у σ_ср , которое матери­ал в состоянии выдерживать при данном

34

числе циклов.

Для симмет­ричного знакопеременного цикла существуют соотношения между пределом усталости на изгиб σ_упр пределом прочности σ_пр и условным пределом текучести σ_тек.

Для стали

σ_упр =, (27)

для алюминиевых и магниевых сплавов

σ_упр =, (28)

для медных сплавов

σ_упр =, (29)

В сравнении с симметричным знакопеременным изгибом предел усталости на растяжение или сжатие больше в 1,1 - 1,5 раза, а на кручение - меньше в 1,5 - 2 раза. Знакопеременные напряжения вли­яют на собственную частоту балочной конструкции (рис. 8) , где- величина обратная жест­кости, и вибропрочность при знакопеременном напряжении характе­ризуется отношением Е/γ .

При большем Е/γ будет выше вибропрочность и собственная частота конструкции РЭС. Для заданной стержневой конструкции длиной l (Тип зада­ется преподавателем) рассчитать собственную частоту при консольном закрепления балки. Измерить частоту и прогиб для консольно-закрепленного стержня на вибрационной установке ВС-68.

35

а) б) в)

Рис. 8. Виды закреплений стержневых конструкций

Изменяя частотно-модулированный сигнал с вибростенда, добиться максимальной деформации балки при знакопеременном напряжении, амплитуде основания вибростенда измеряется по методу клина и не превыша­ет S_a 2 мм. Результаты измерений стрелы прогиба и частоты колебаний конструкции занести в отчет. Определить предел уста­лости балки для заданного материала.

Задание четвертое. Определить стрелу прогиба и толщину бор­тового герметичного стального корпуса при давлении р = 0,098 Мпа.

Методические указания по выполнению четвертого задания.

Для защиты влаги многие корпуса радиоаппаратуры герметизи­руют. Герметичные корпуса бывают цилиндрической формы и в виде , параллелепипеда, у которого стенки и дно выполняются прямоугольными (рис. 9). Герметичные корпуса блоков бортовой РЭА при подъеме на вы­соту подвергаются воздействию внутреннего избыточного давления, в результате стенки начинают деформироваться (выпучиваться). Аналогично происходит с герметичными корпусами при погружении их на глубину,

36

при этом стенки деформируются только во внутрь корпуса.

Рис. 9. Различные варианты конструкций РЭС (I - крышка; 2 - корпус; 3 - уплотнительный стык)

Рассмотрим напряжения и деформаций, которые возникают в герметичных корпусах бортовой РЭА при подъеме их на высоту.

Принимая каждую боковину и дно корпуса, имеющего форму паралле­лепипеда, как прямоугольную пластинку, защемленную по контуру, напряжение σ_и (Мпа) на контуре в середине длинной опоры а_K (а_K >в_к) /5/

σ_и = С₁ p(в/h)². (30)

Прогиб f_u (в мм) в центре боковинки или дна

F_u = C₂ p в⁴ / Е h³,

где p - внутреннее давление, МПа;

h - толщина стенки или дна, мм;

Е - модуль упругости материала, МПа.

Коэффициенты C₁ и С₂ в зависимости от отношения а/в при­ведены в приложении (табл. 2). Корпус бортового РЭС имеет раз­меры а_к - 420 мм, в_к = 300 мм, h_k = 300 мм, изготавливают из алюминиевого сплава с Е = 70000 МПа. Считая σ_и = в 200 МПа, определить толщину крышки h и стрелу прогиба - f_u

37