Порядок проведения работы

1. Выбрать для исследования наиболее опасную зону образца (заготовки, конструкции и т.д.)

2. Обработать и обезжирить ацетоном выбранный участок детали.

3. Выбрать направление для приклейки датчиков. (В случае необходимости можно использовать хрупкие покрытия).

4. Произвести приклеивание датчиков клеем БФ-4 или БФ-2. Температура сушки 100⁰, длительность сушки 2-3 часа.

5. Применить в качестве измерительного прибора микроамперметр с пределами измерения 0 + 50 мкА, а в качестве источника питания – источник с регулируемым напряжением 0 + 20 В, установив напряжение питания на последнем U_n = 15В.

6. Нагружение системы, балансировка и снятие показаний.

7. Определить усилия как функцию от перемещения.

8. По значению максимального прогиба и соответствующим ему значениям напряжений определить чувствительность одного тензодатчика. Для этого сначала, зная сопротивление рамки прибора r_n, I_max и сопротивления датчика в недеформированном состоянии r = 200 Ом, определить для датчика соответствующую величину Δr. Используя выражение (для балок), находим , где l – база тензодатчика.

Задание №1

1. Определить теоретически величину предельного упругого перемещения свободного конца балки [δ].

2. Определить величину относительных деформаций у консольной балки или коэффициент тензочувствительности датчиков, задаваясь прогибом.

При эксперименте должно соблюдаться условие δ_max ≤ [δ].

Данные к работе: L, b, h, E = 2,1 ×10⁴ кг/мм² , σ_упр = 2100 кг/см²,

, , ,

где l – расстояние от свободного конца балки до середины тензодатчика.

Консольная балка

Задание №2

1. Определить теоретически величину предельного упругого перемещения [δ] средней части двухопорной балки.

2. 

   Данные к работе: L, b, h, σ_упр, .

   Определить величины относительных деформаций у двухопорной балки или коэффициент тензочувствительности датчиков при известном прогибе.

3.2. Поляризационно-оптический метод

Сущность метода. Исследование проводится на прозрачных моделях или образцах с фотоупругим покрытием, изготовляемых из специального материала и просвечиваемых поляризационным светом. При нагружении возникает эффект двойного лучепреломления, величина которого пропорциональна величине напряжения в рассматриваемой точке и измеряется либо прибором (компенсатором), либо по цвету или порядку интерференционных полос.

В качестве оборудования применяют прямой или круговой полярископ:

Погрешность измерений. До 5-7% для плоских моделей и от ±5 до ±20% для объемных моделей.

Область применения. Только на моделях, в лабораторных условиях, при статическом нагружении, исследование в упругой области.

Достоинства. Возможность определения напряжений в любой точке объекта, как для плоских, так и для объемных задач. Достаточная точность. Простота изготовления моделей, варьирование из формы. Наглядность полученных картин распределения напряжений в виде траекторий точек равных касательных напряжений (изохром) и одинаковых направлений главных напряжений (изоклин).

Применяемое оборудование:

1. Поляризационно-оптическая установка ППУ-7.

2. Координатно-синхронный полярископ КСП-7, состоящий из координатника и поляризационно-оптической установки.

3. Образцы из оптически активного материала или покрытия.

Задание № 1

Определение цены полосы материала модели

1. Ознакомиться с установкой ППУ-7.

2. Установить образец (двухопорную балку). Схема нагружения соответствует чистому изгибу:

; ; ,

где М и I – соответственно изгибающий момент и момент инерции относительно нейтральной оси; Y – расстояние от нейтральной оси до рассматриваемой в сечении напряженной точки.

Двухопорная балка

3. Настроить установку и нагрузить балку до появления темных и светлых полос. Две ближайшие к нейтральной оси полосы первого порядка, расположенные одна сверху, а другая снизу от нее соответствует δ = λ, где λ – длина волна света. Напряжения обозначить Δσ. Следующие две полосы обозначаются как 2 Δσ (от второго порядка) и соответствуют разности хода 2 λ.

Цену полосы можно определить по формуле

,

где n – количество интервалов между полосами

Интерференционная картина для определения цены полосы

При небольшом краевом эффекте край образца не рассматривается; замеряется средний шаг полос Δy в средней части и цена полосы:

где – момент инерции сечения балки.

Полученная цена σ₀ относится к листу материала толщиной 1 см, измеряется она в кгс/см² .

4. Результаты опыта записать в таблицу

Таблица

Нагрузка Р, кг

Изгибающий момент ,

Момент сопротивления ,

Максимальное напряжение ,

Кол-во интервалов между полосами, n

Цена полосы

Приведенная Цена полосы

Задание № 2

Определение коэффициента концентрации напряжения

1. Ознакомиться с установкой ППУ-7.

2. Настроить установку и поочередно нагрузить каждый образец (консольные балки) с концентраторами 3–4 нагрузками. Полученные интерференционные картины, характеризирующие распределение напряжений, занести на бумагу.

3. Пронумеровать полосы по верхнему краю консоли, начиная от средней линии. Напряжение в точке выхода полосы, имеющей порядок 1, соответствует напряжению σ_0t . В точке выхода второй полосы – 2 σ_0t и т.д. Откладывая в одном масштабе эти напряжении, построить эпюры краевых напряжений.

4. Коэффициент концентрации напряжений для рассматриваемого случая

,

где , σ_max определяется экспериментально по количеству полос (порядковый номер – 5) и цены полосы.

Определение цены полосы подробно изложено в задании №1 для условия чистого изгиба.

Варианты концентраторов напряжений в консольных балках

5. Установить закон изменения коэффициента концентрации напряжения в зависимости от концентратора.

Интерференционная картина для определения коэффициента концентрации напряжений

6. По проделанной работе оформить соответствующие графики и

рисунки.