Ответы на контрольные вопросы
Измениться ли относительная деформация в контролируемых точках сечения, если при прочих равных условиях изменить базу измерения.
Ответ: Относительная деформация не изменится при изменении базы измерений.
Определите величину сжимающего усилия N, при котором напряжения в ветви №1 достигнут расчетного сопротивления стали по пределу текучести.
Ответ:
Как будет выглядеть эпюра напряжений, если усилие приложить по оси симметрии сечения? Где будет проходить нейтральная ось?
Ответ:
Когда сила приложена на оси симметрии
Рис. 16
Как определяется положение нейтральной оси?
Ответ:
Найдите показания тензометра Гугенбергера с базой 50 мм в делениях, при которых напряжение в стали С245 достигнет расчетного сопротивления по пределу текучести.
Ответ:
Как изменяется разность отсчетов, относительные деформации и напряжения по сравнению с данными таблицы 4, если при прочих равных условиях фрагмент колонны будет изготовлен из алюминиевых сплавов?
Ответ: Разности отсчетов и относительные деформации увеличатся, т.к. алюминий более деформативен; напряжения не уменьшатся.
Лабораторная работа №4
Испытание стальной сварной фермы.
Цель работы: определить экспериментальным путем значения напряжений и усилий в стержнях фермы и сравнить их с найденными теоретическими; определить опытные и теоретические значения прогибов фермы в середине пролета; сделать выводы о действительной работе фермы.
Схема испытания фермы
Стальная ферма установлена на специальном стенде. Пролет фермы l=2860 мм, а высота h=280 мм. Параллельные пояса выполнены из неравнополочных уголков широкими полками врозь, а решетка – из равнополочных уголков.
Наименование стержней,
расположение сечений и нагрузки приведены
на рисунке 17.
Рис. 17 Геометрическая схема фермы
Нагружение фермы производится сосредоточенной нагрузкой Р, прикладываемой к центральному узлу нижнего пояса фермы гидродомкратом. Нагрузка контролируется манометром с ценой деления 1,5 кН.
Деформации в сечениях а, б, в, г … фиксируются проволочными петлевыми тензорезисторами базой 20 мм тензостанцией с автоматической блокировкой моста Уитстона ЦТМ-5.
Перемещения приборных
участков, а также нижнего пояса фермы
в середине ее пролета определяются по
показаниям прогибомеров 6ПАО. Материал
стержней — профильная сталь С245 (
,
).
Геометрические характеристики сечений фермы даны в табл. 7, а характеристики стержней фермы в табл. 8.
Геометрические характеристики сечения
Таблица 7
|
№ пп |
Элементы |
Профиль сечения |
A0, см2 |
ix, см |
iy, см |
z0, см |
|
1 |
Верхний и нижний пояса |
4,5x2,8x0,3 |
2,14 |
0,79 |
0,79 |
0,64 |
|
2 |
Опорный раскос |
3,2x0,3 |
1,86 |
0,97 |
0,97 |
0,89 |
|
3 |
Сжатые и растянутые элементы решетки |
2,0x0,3 |
1,13 |
0,59 |
0,59 |
0,60 |
Характеристики стержней
Таблица 8
|
Стержни |
li,см |
Ai, см2 |
li/Ai, см-1 |
N1i, кН |
Ni, кН |
N1iNili/Ai, кН/см |
|
О2 |
35,75 |
4,28 |
8,35 |
-1,28 |
-19,20 |
205,28 |
|
О3 |
35,75 |
4,28 |
8,35 |
-1,28 |
-19,20 |
205,28 |
|
О4 |
35,75 |
4,28 |
8,35 |
-2,60 |
-39,00 |
846,97 |
|
Д1 |
45,41 |
3,72 |
12,21 |
-0,80 |
-12,00 |
117,19 |
|
Д2 |
45,41 |
2,26 |
20,09 |
0,80 |
12,00 |
192,89 |
|
Д3 |
45,41 |
2,26 |
20,09 |
-0,80 |
-12,00 |
192,89 |
|
Д4 |
45,41 |
2,26 |
20,09 |
0,80 |
12,00 |
192,89 |
|
И1 |
71,50 |
4,28 |
16,71 |
0,64 |
9,60 |
102,64 |
|
И2 |
71,50 |
4,28 |
16,71 |
1,92 |
28,80 |
923,75 |
|
V3 |
28,00 |
2,26 |
12,39 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
|
|
|
|
|
|
∑ |
2979,79 |
Показания приборов
Показания прогибомеров
Таблица 9
|
№ пп |
Нагрузка P, кН |
Отсчеты и разности x 0,01 мм | |||||||
|
П-1 |
П-2 |
П-3 | |||||||
|
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC | ||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
| |||||||
|
2 |
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||||
|
3 |
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||||
|
Средние разности, мм |
|
|
|
| |||||
Прогиб фермы по экспериментальным данным:
Теоретический прогиб фермы:
Расхождение между теоретическим и экспериментальным прогибом фермы:
|
Нагрузка P, кН |
| ||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||||||||||||
|
Т1 |
Т2 |
Т3 |
Т4 |
Т5 |
Т6 |
Т7 |
Т8 |
Т9 |
Т10 |
Т11 |
Т12 | ||||||||||||||||
|
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC | ||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
ΔCiср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
|
εi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
|
σi=Е∙εi, Мпа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Т13 |
Т14 |
Т15 |
Т16 |
Т17 |
Т18 |
Т19 |
Т20 |
Т21 |
Т22 |
Т23 |
Т24 |
Т25 |
Т26 |
Т27 |
Т28 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC |
C |
ΔC | |||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сравнение теоретических и экспериментальных напряжений
Таблица 11
|
№ пп |
Элементы фермы |
Стержни |
Сечение |
Средние напряжения, МПа |
Осевые усилия, кН |
Расхождение, % | ||||||
|
Nэ |
Nт | |||||||||||
|
1 |
Верхний пояс |
О2 |
а |
σ1-2= |
|
|
|
| ||||
|
О4 |
б |
σ3-4= |
|
|
|
| ||||||
|
2 |
Нижний пояс |
И1 |
в |
σ5-8= |
|
|
|
| ||||
|
И2 |
г |
σ9-12= |
|
|
|
| ||||||
|
3 |
Опорный раскос |
Д1 |
д |
σ13-16= |
|
|
|
| ||||
|
Д1 |
е |
σ17-18= |
|
|
|
| ||||||
|
Д1 |
ж |
σ19-20= |
|
|
|
| ||||||
|
4 |
Раскосы |
Д2 |
з |
σ21-22= |
|
|
|
| ||||
|
Д3 |
и |
σ23-24= |
|
|
|
| ||||||
|
Д4 |
к |
σ25-26= |
|
|
|
| ||||||
|
5 |
Стойка |
V3 |
л |
σ27-28= |
|
|
|
| ||||
Рис. 18 Диаграмма усилий Максвелла-Кремоны для фермы от Р=1 кН
Рис. 19 Положение нейтральной оси.
Вывод: