Кафедра сопротивления материалов, конструкции корпуса

Кафедра сопротивления материалов, конструкции корпуса

И строительной механики корабля

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

По курсу «Сопротивление материалов»

 

 

Выполнил студент БТТП-1

Проверила: ст. преп., к. т. н. Кузнецова Т.А.

 

Нижний Новгород

Содержание

Лабораторная работа № 1. Исследование механических свойств стали при испытании на растяжение
Лабораторная работа № 5. Испытание чугуна на сжатие
Лабораторная работа № 6. Испытание стального образца на срез
Лабораторная работа № 11. Экспериментально-теоретическое определение напряжений и перемещений в стальной консольной балке при прямом поперечном изгибе
Литература

 

Лабораторная работа № 1

Исследование механических свойств стали при испытании на растяжение

Дата ________________

 

 

Испытательная машина ИР 5057-50 с максимальным усилием 50,0 кН.

Коэффициент полноты диаграммы для малоуглеродистых сталей h = 0,85 ¸ 0,9.

 

Таблица 1.1 – Размеры образца (в мм)

Наименование величин	До испытаний	После испытаний
Диаметр	d0 =	dк =
Расчетная длина	l0 =	lк =
Площадь поперечного сечения	F0 =	Fк =
Объем рабочей части образца	V0 = F0 l =
Рабочая длина образца	l =
Общая длина образца	L =
Диаметр головок	D =

 

 

0

Рисунок 1.1 – Образец до испытаний

 

Рисунок 1.2 – Образец после испытаний (сложен по месту разрыва)

 

Рисунок 1.3 – Первичная диаграмма растяжения-сжатия

Значения предельных нагрузок и удлинений по результатам

обработки диаграммы (см. рисунок 1.3)

 

Рисунок 1.5 – Характерные точки диаграммы растяжения-сжатия малоуглеродистой стали

Расчет по оси ординат выполняется по формуле

,

где а – расстояние от машинного нуля до точки Р =12000 Н (замерить линейкой),

A – расстояние от окончательного нуля до интересующей нас точки в [мм] (замерить линейкой).

 

Таблица 1.2 – Расчет нагрузок

Номер точки	Нагрузка...	А, мм	Результат, кН
	предела пропорциональности		Pпц =
2-3	предела текучести		Pт =
	в промежуточной точке		P4 =
	в промежуточной точке		P5 =
	в промежуточной точке		P6 =
	наибольшая до разрыва		Pmax =
	в промежуточной точке		P8 =
	при разрыве		Pк =

Расчет по оси абсцисс выполняется по формуле

,

где b – расстояние от машинного нуля до точки D l =16 мм (замерить линейкой),

B – расстояние от окончательного нуля до интересующей нас точки в [мм] (замерить линейкой).

 

Таблица 1.3 – Расчет удлинений образца

Номер точки	Удлинение образца, соответствующее нагрузке…	B, мм	Результат, мм
	предела пропорциональности		D l пц =
	предела текучести		D l т2 =
	предела текучести		D l т3 =
	в промежуточной точке		D l 4 =
	в промежуточной точке		D l 5 =
	в промежуточной точке		D l 6 =
	наибольшей до разрыва		D l max =
	в промежуточной точке		D l 8 =
	при разрыве		D l к =
Максимальное остаточное удлинение

Результаты испытаний

 

Временное сопротивление или предел прочности	sв = 103 · Рmax / F0 =	(МПа)
Предел пропорциональности	sпц = 103 · Рпц / F0 =	(МПа)
Предел текучести	sт = 103 · Рт / F0 =	(МПа)
Истинное сопротивление разрыву	Sк = 103 · Рк / Fк =	(МПа)
Остаточное удлинение после разрыва	D lр = lк – l0 =	(мм)
Относительное удлинение	d10 = ((lк – l0)/ l0) · 100% =	(%)
Относительное сужение	Y = ((F0 – Fк)/ F0) · 100% =	(%)
Площадь диаграммы	w =	(кН·мм)
Полная работа разрыва	A = w = h Рmax D lр =	(Дж)
Полная удельная работа разрыва	aк = 103 · А/V0 =	(Дж/см3)

 

 

Преподаватель__________________

Лабораторная работа № 5

ИСПЫТАНИЕ ЧУГУНА НА СЖАТИЕ

Дата ________________

 

Испытательная машина Р-10 с максимальным усилием 100 кН.

 

Размеры образца

d0 = мм;

h0 = мм;

F0 = мм2.

 

Рисунок 5.1 – Схема испытания на сжатие	Рисунок 5.2 – Эскиз образца после испытаний

 

Результаты испытаний

 

Разрушающая нагрузка	Pmax =	(кН)
Временное сопротивление или предел прочности на сжатие	sвсж = 103 · Рmax / F0 =	(МПа)
Марка чугуна

Р, кН

Рисунок 5.1 –Диаграмма сжатия чугуна	D l, мм

Преподаватель __________________

Лабораторная работа № 6

Результаты испытаний

 

Разрушающая нагрузка	Pmax =	(кН)
Временное сопротивление или предел прочности при срезе	tв = 103 · Рmax /(2F0) =	(МПа)

 

 

Преподаватель__________________

 

Лабораторная работа № 11

Экспериментально-теоретическое определение напряжений и перемещений в стальной консольной балке при прямом поперечном изгибе

Дата ________________

 

Размеры балки l = 100 см; l₁ = 95 см.

Сечение балки h = 30 мм; S = 20 мм;J_Z= Sh³/12= 4,5 см⁴; W_Z= J_Y/(h/2) = 3 см³.

Материал – сталь; Е = 2·10⁵ МПа.

 

Схема установки

Y

m

 

ТР И

h=

n D

Р=

l ₁

l S=

 

 

Эпюра Q_Y, Н

 

 

Эпюра М_Z, Н·м

 

Для определения прогиба используется индикатор часового типа (И) с ценой деления К_И = 0,01 мм.

Для определения деформации волокон балки используется механический рычажный тензометр (ТР) с базой е = 20 мм, с ценой деления m = 0,001 мм. Одновременно определение деформаций производится также при помощи тензорезистора (D) и цифрового тензометрического моста ЦТИ-1. Используются датчики с базой e_g =10 мм, с коэффициентом тензочувствительности К_т=2,0; цена деления ЦТИ-1 в относительных единицах деформации n = 0,2·10^–5.

 

Таблица 11.1 – Результаты замеров

Нагрузка Р, Н	Показания приборов
Т (тензометр)	D (датчик)	И (индикатор)

 

Обработка опытных данных

1. Определить напряжение

s^т_оп = (T – T₀) m E / e = (T – T₀) · 10 = (МПа),

где Т₀ – показание тензометра при нагрузке Р = 0,

Т – показание тензометра при нагрузке Р = Р_max.

s^D_оп = (D – D₀) n E = (D – D₀) · 0,4 = (МПа),

где D₀ – показание датчика при нагрузке Р = 0,

D – показание датчика при нагрузке Р = Р_max.

2. Определить прогиб

V_оп = (И – И₀) К_И = (И – И₀) · 0,01 = (мм),

где И₀ – показание индикатора при нагрузке Р = 0,

И – показание индикатора при нагрузке Р = Р_max.

 

Для учета податливости закрепления балки определяем коэффициент заделки:

К = V_теор / V_оп =

 

Литература

1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / В.И. Феодосьев. - М.: Наука, 1986. - 512 с.

2. Авдентов Л.Н. Методические указания для подготовки и проведения лабораторных работ по курсу "Сопротивление материалов". Часть I / Л.Н. Авдентов. - Н.Новгород: Изд-во ВГАВТ, 1995.- 88 с.

3. Авдентов Л.Н. Методические указания для подготовки и проведения лабораторных работ по курсу "Сопротивление материалов". Часть II / Л.Н. Авдентов. - Н.Новгород: Изд-во ВГАВТ, 1998.-27 с.

4. Трянин И.И. Экспериментальное исследование прочности судовых конструкций: Конспект лекций. Вып. 8 / И.И. Трянин. - ГИИВТ, 1983. - 30 с.

 

Кафедра сопротивления материалов, конструкции корпуса