Лабораторная работа №3

Испытание фрагмента стальной сквозной колонны на внецентренное сжатие.

Цель работы: определить экспериментальным путем значение напряжений б₁, б₂ б₃ и б₄ в ветвях колонны и сравнить их с найденными теоретически; по теоретическим и экспериментальным данным найти положение нейтральной оси сечения; сделать выводы о действительной работе колонны.

Материал ветвей - профильная сталь С 245; Е=2, 06 10⁵ МПа. Сжимающее усилие на колонну передается гидродомкратом. Цена деления шкалы манометра - 15 кН.

Рисунок 1 – Схема испытания фрагмента колонны

1 - опорные плиты пресса; 2 - ветви колонны;

3 - соединительные планки; 4 - тензометры Гугенбергера с базой   = 100 мм (4 шт. )

Рис. 1 Схема поперечного сечения колонны

Т₁... Т₄- тензометры Гугенбергера.

Размеры сечения колонны: a=12, 7 см

b=17, 8 см

Характеристика сечения ветвей ( 4L А=4А₀) A₀=1, 86 см²;

Z₀=0, 89 см; I_xo = I_yo=1, 77 см⁴;

Площадь поперечного сечения фрагментaколонны

А=4A₀= 7, 44 см².

Эксцентриситет приложения усилия e_х=3 см; , e_у = 5 см.

Порядок выполнения работы

1. Снять показания тензометров и тезодатчиков до нагружения колонны, после нагружения до заданной нагрузки, затем после снятия нагрузки, полученные показания внести в таблицы 4 и 5. По полученным данным определить напряжение в ветвях колонны.

2. Используя данные характеристики фрагмента колонны рассчитать моменты сечения

3. Определить теоретические значения напряжений в контролируемом сечении. Теоретические напряжения в контролируемом сечении ветвей внецентренно сжатой колонны можно определяются по приведенным формулам.

4. Полученные экспериментальные и теоретические данные внести в сравнительную таблицу 6 с учетом знаков действующих напряжений. Определить погрешности между экспериментальными и теоретическими данными.

5. Построить эпюры напряжений по экспериментальным и теоретическим данным и определить положения нейтральных осей в плоскости сечения.

Таблица 4.

Напряжения в ветвях сквозной стальной колонны (тензометры).

Порядок нагружения	Нагрузка Р, кН	Отсчёты и разности х0, 001мм
		Т₁		Т₂		Т₃		Т₄
		С	DС	С	DС	С	DС	С	DС

			-18		-6		-1		-4




Средние разности DС_срⁱ		-18		-5. 5		-1		-4. 5

Напряжения, МПа		206 000 * 18 10^-5 * 1 = -37		-11. 3		-2. 1		-9. 3

к_i – тарировочные коэффициенты тензорезисторов.

Таблица 5

Напряжения в ветвях сквозной стальной колонны (тензорезисторы).

Порядок нагружения

Нагрузка Р, Н

Отсчёты и разности х 0, 001мм

Т₁

Т₂

Т₃

Т₄

Т₅

Т₆

Т₇

Т₈

DС

Средние разности DС_срⁱ

Напряжения, МПа

-66

-52

-17

-14

-6

-1

-27

-14

Средние Напряжения, МПа

-59

-15

-4

-20

Геометрические характеристики сечения.

Моменты инерции сечения

Расстояния от осей установки приборов до осей, проходящих через центр тяжести сечения

Z₁=7, 3 см; Z₂=7, 3 см; Z₃=7, 3 см; Z₄=7, 3 см.

Моменты сопротивления сечения по месту установки приборов

Теоретические значения напряжений в контролируемом сечении.

Сопоставление результатов.

Таблица 6

Напряжения в ветвях	Экспериментальные б_э,МПа		Теоретические б_т, МПа	б_т-б_э б_т^*100%
	По тензометрам	По тензорезисторам		б_т-б_э б_т^*100%
	По тензометрам	По тензорезисторам		По тензометрам	По тензорезисторам
б₁	-37	-59
б₂	-11. 3	-15
б₃	-2. 1	-4
б₄	-9. 3	-20

Эпюры напряжений по теоретическим данным

Эпюры напряжений по показаниям тензометров

Эпюры напряжений по тензорезисторам

Контрольные вопросы

1. Изменится ли относительная деформация в контролируемых точках сечения, если при прочих равных условиях изменить базу измерения?

2. Определить величину сжимающего условия N, при котором напряжения в ветви № 1 достигнут расчётного сопротивления стали по пределу текучести.

3. Как будут выглядеть эпюра напряжений, если усилие приложить по оси симметрии сечения? Где будет приходить нейтральная ось?

4. Как определяется положение нейтральной оси?

5. Найдите показания тензометра Гугенбергера с базой 50 мм в делениях, при которых напряжение в стали С 245 достигает расчётного сопротивления по пределу текучести.

6. Как изменяться разности отсчётов, относительные деформации и напряжения по сравнению с данными табл. 4, если при прочих равных условиях фрагмент колонны будет изготовлен из алюминиевых сплавов?