Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОпределение напряжений в элементах конструкций электротензометрированиемОтчет по лабораторной работе «»


Цель работы: изучение методики и экспериментальное определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием; сравнение расчетных и экспериментальных значений напряжений.

Экспериментальное определение напряжений проводится при создании, сдаче в эксплуатацию или после определенного срока работы ответственных конструкций с целью оценки их прочности. Устройства, преобразующие механические величины в электрические, называются датчиками (деформации -(тензорезистор), линейных или угловых перемещений, давлений, усилий, скоростей, ускорений).

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием


Тензорезистор (рис. 9.4) представляет собой плоскую петлеобразную спираль 1 из тонкой (0,01...0,03 мм) константановой (60 % меди и 40 % никеля) проволоки, вклеенной между двумя слоями рисовой бумаги 2. Рабочий тензорезистор наклеивается (клей БФ) на деталь и при ее нагружении деформируется совместно. При статическом нагружении рабочие тензорезисторы подключаются к измерителю деформации (цифровому) ИДЦ, электрическая схема которого (рис. 9.5) представляет собой высокочувстви-тельный измерительный четырехплечий мост Ч.Уитстона(1844).


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Рис. 9.5. Электрическая схема ИДЦ


Постановка работы. На экспериментальной установке (рис. 9.6) проведены испытания ЭК в виде стальной (Е = 2 * 105 МПа; µ = 0,3) трубы (D = 60 мм; d= 54 мм; L = 360 мм; l = 300 мм) при плоском изгибе, кручении и совместном изгибе с кручением с записью (табл. 9.3) ступеней рабочей нагрузки Р и показаний т измерителя деформаций цифрового ИДЦ (цена деления β= 10-5 1/дел.).


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Рис. 9.6. Схема экспериментальной установки: 1- элемент конструкции; 2 - опора; 3 - коромысло; 4, 5 - грузы; 6 -блок; 7-прямоугольная розетка тензорезисторов; I, II, III - рабочие тензорезисторы


№ступени нагружения

Р,

кН

ΔР,

кН

Изгиб Кручение Изгиб с кручением



m1 Δm1 m11 Δm11 m1 Δm1 m11 Δm11 m111 Δm111
0 0.9 - 23 - 25 - 22 - 20 - -7 -
1 1.8 0.9 45 22 49 24 45 23 39 19 -14 -7
2 2.7 0.9 67 22 74 25 67 22 61 22 -22 -8
3 3.6 0.9 89 22 99 25 89 22 81 20 -28 -6
4 4.5 0.9 113 24 124 25 111 22 100 19 -34 -6

ΔPср=0,9 Δm1ср=22,5 Δm11ср=24,75 Δm1ср=22,25 Δm11ср=20 Δm111ср=-6,75

Требуется: определить расчетные и экспериментальные значения напряжений; вычислить отклонения расчетных от экспериментальных напряжений.

Проводим обработку экспериментальных данных табл. 9.3 и определяем

средние значения приращений нагрузки ΔPср =∑ΔР/4 и показаний ИДЦ:


Δmср =∑Δm/4.


В дальнейшем все расчеты проводятся для одной ступени нагружения.

Опыт № 1. Определение напряжений при изгибе элемента конструкции

1. Вычисляем расчетное приращение напряжений в точке А при изгибе:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσ = Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием


2. Рабочий тензорезистор I наклеен по направлению главной деформации Δε1, и находится в условиях линейного напряженного состояния. Определяем экспериментальные приращения главной деформации и главного напряжения:


Δε1э=Δ1срβ=22,2*10-5; Δσэ=EΔε1э=2*10-5=45 Мпа


3. Находим отклонение расчетных от эксперементальных напряжений:


δ=Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием*100%=44,4*45/45*100%= -1,33


4. Для оценки прочности элемента конструкции определяем экспериментальное значение напряжений при максимальной нагрузке:


maxσэ= ΔσэPmax/ΔP=45*4.5/0.9=255МПа


Опыт № 2. Определение напряжений при кручении элемента конструкции

1. Вычисляем расчетные приращения касательных напряжений в точке А:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δτ =(2*0,9*103*300*10-3)/14,58*10-6=37 МПа


2. При кручении элемента конструкции реализуется частный случай плоского напряженного состояния, когда главная деформация Δε1э = - Δε3э. Главную деформацию Δε1 измеряет рабочий тензорезистор II, наклеенный под углом 45◦. Определяем экспериментальные приращения главных деформаций:


Δε1э= Δm11cрβ=24,75*10-5; Δε3э=-24,75


3. Находим экспериментальные приращения касательных напряжений, которые при кручении равны приращениям главных напряжений:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δτэ=(2*1051+0.3)*24,75*10-5=38 МПа


4. Определяем отклонение расчетных от экспериментальных напряжений:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

δ=((37-38)/38)*100%=-2,63


5. Для оценки прочности при кручении элемента конструкции находим экспериментальное значение касательных напряжений при максимальной нагрузке:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

max τэ max =38*4,5/0,9=190 МПа.


Опыт № 3. Определение напряжений при совместном изгибе и кручении элемента конструкции

Вычисляем расчетные приращения нормальных, касательных, главных и эквивалентных напряжений в точке А:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσ = (0,9*103*360*10-3)/7,29*10-6=44,4 МПа

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δτ = (0,9*103*300*10-3)/14,58*10-6=18,5 МПа

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσ1/3=0,5(44,4Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием)=(22,2Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием28,9) МПа

Δσ1=51,1МПа ; Δσ3= -6,7 МПа


Их направление t


g2α=Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием= -Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием=-0.833; 2α0=-39,8◦; α0=-19,9◦

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσэкв4=Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием=54,8 МПа


По трем показаниям ИДЦ прямоугольной розетки тензорезисторов ходим эксперимен-тальные приращения деформаций:


Δε1э=Δm1 срβ=22,25*10-5 ; Δε11э = Δm1 1срβ = 20*10-5; Δε111э= Δm11 1срβ=-6,75


Вычисляем экспериментальные приращения главных деформаций и их направление:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δε1/3э=0,5(22,25*10-5+(6,75)*

*10-5Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием2=7,75*10-5Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием18,98*10-5

Δε1э=26,73*10-5 ; Δε3э=-11,23*10-5

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

tg2α=(22.25 *10-5-2*20*10-5+(-6.75*10-5)/22.25*10-5-(-6.75*10-5)=-0.844


С учетом этого 2α0=-40,2◦ ; α0=-20,1◦

Определяем экспериментальные приращения главных и эквивалентных напряжений:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσ1э=51,3 МПа

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσ3э=-7,12

Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

Δσэкв4=55,2МПа


Вычисляем отклонение расчетных от экспериментальных эквивалентных напряжений:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием

δ=((54,8-55,2)/55,2)*100%=-0,7%


Для оценки прочности элемента конструкции находим экспериментальные эквивалентные напряжения при максимальной нагрузке:


Определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием
maxσээкв4=55,2*4,5/0,9=276МПа


Выводы


1. Изучена методика определения напряжений электротензометрированием с целью экспериментальной оценки прочности элементов конструкций.

Во всех трех опытах отклонения результатов расчета от эксперимента не превышают 5 %. Следовательно, электротензометрирование может эффективно использоваться для экспериментального определения напряжений при оценке прочности элементов конструкций.

Расхождения между расчетными и экспериментальными напряжения ми обусловлены рядом принимаемых гипотез при выводе формул для расчета напряжений, а также погрешностями измерения деформаций при электротензометрировании.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: