Установка

На рис. 4 показана установка для испытания на устойчивость гибких стержней с шарнирно закрепленными концами.

Нагружение стержня 1 осуществляется с помощью рычага 6, позволяющего уменьшить вес грузов. Рычаг 6 проходит через прорезь в рамной стойке 4 и опирается на призмы, обеспечивающие шарнирное соединение. Вес длинного рычага 6 с подвеской 7 для грузов уравновешивается противовесом 5. Нижний конец стержня 1 опирается на пяту 2, верхний - закреплен в ползуне 3, который свободно по направляющим (вертикально) перемещается относительно рамы 4. Этим обеспечивается шарнирное закрепление стержня.

Установка работает следующим образом.

Рис. 4

Рис.4. Машина универсальная типа 19584-10-1 для испытания материалов

Г рузы, устанавливаемые на подвеску 7, через рычаг 6 создают сжатие стержня 1. Из-за наличия начальной погиби и внецентренного действия силы при любой нагрузке индикатор 9 будет показывать величину стрелки прогиба . Величина сжимающей силы определяется по правилу рычага:

где - вес груза, устанавливаемого на подвеску 7;

- вес подвески 7, рычага 6, противовеса 5 и ползуна 3;

а, в - плечи рычага (рис. 4).

Образцы для испытаний

Испытываемый стержень 1 с прямоугольным поперечным сечением показан на рис. 5. Концы стержня заострены для обеспечения свободного поворота торцевого сечения.

Рис 5. Образец для испытаний

Порядок выполнения

Для определения критической силы методом Саутвелла выполнить следующие операции:

1. Измерить длину и размеры поперечного сечения стержня h и с. Сделать по три измерения и средние значения записать в таблицу 1.

2. Установить стержень на установку.

3. С помощью противовеса 5 (рис. 4) уравновесить систему так, что бы рычаг 6 занял горизонтальное положение.

4. Замерить плечи рычага а и в, записать в таблицу 1.

5. Определить вес G₂ подвески 7, рычага 6, противовеса 5 и ползуна 3, записать в табл.1, (в данной установке G₂=48Н).

Таблица 1

6. Установить стрелку индикатора на «О».

7. Поместить на подвеску 7 груз весом (G₁=10 H, снять показания индикатора f₁ и записать показания индикатора на каждой ступени в табл. 2)

8. Произвести ступенчатое нагружение через 1 Н (100г), записать показания индикатора f₁ на каждой ступени в табл. 2.

Таблица 2

9. По результатам опыта выполнить:

9.1. Заполнить табл.2 с помощью формулы (13) и таблицу 1.

9.2. Используя таблицу 1 и формулу (2) при Е = 210ГП и = 2 вычислить значение и записать в таблицу 3.

9.3. По данным таблицы 2 построить график (см. рис. 3). Прямую проводить так, что бы как можно больше число точек приближалось к ней.

9.4. Определить критическую силу формуле (12) и записать в таблицу 3.

9.5. Определить критическую силу, используя метод наименьших квадратов, [3]. Запишем уравнение (8) в соответствии с (9), (10), (11)

или

Это уравнение прямой (см. рис. 3). Из эксперимента (табл. 2) мы имеем ряд уравнений

где 1=1,2,….. 7 соответствует каждому случаю нагрузки G₁.

Величины к и ОВ являются случайными и будут наиболее вероятными (прямая будет наилучшей), если сумма квадратов разностей будет наименьшей

или из условия

мы определим к и ОВ. После преобразования получим

где

Критическая сила

Произвести вычисления и записать в таблицу 3

9 .6. Определить процент расхождения в формуле (14) и записать в таблицу 3

(14)

Таблица 3

Отчет

Отчет должен содержать:

1. Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Описание оборудования и образцов.

4. Результаты испытания.

5. Ответы на контрольные вопросы.

6. Заключение.