ОПИСАНИЕ НАЛАДКИ

Министерство образования и науки России

Дальневосточный федеральный университет

Инженерная школа

Кафедра механики и математического моделирования

Методические указания и отчет по лабораторной работе № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Экспериментальное определение величины модуля сдвига G и сопоставление его со справочным значением.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Скручивающие нагрузки являются обычным явлением инженерной расчетной практики. Им могут подвергаться как системы в целом: движение судна по волнению косым курсом, косой подход сейсмической волны к протяженному строительному сооружению, так и отдельные элементы: валы различных типов, передающие крутящий момент от источника энергии к потребителю.

В 1784г. на основе экспериментальных исследований кручения Шарль Кулон вывел формулу для угла закручивания стержня

, (1)

которая устанавливала пропорциональность между крутящим моментом и углом закручивания.

В современном написании эта формула для прямого стержня с круглым (кольцевидным) поперечным сечением, на длине которого действует постоянный крутящий момент имеет вид

, (2)

где М_к– крутящий момент,

l – длина стержня,

J_ρ = π (D⁴ - d⁴) / 32– полярный момент инерции поперечного сечения стержня, где D, d –наружный и внутренний диаметры поперечного сечения,

G – модуль сдвига,

откуда

. (4)

Если в результате экспериментального исследования установить соотношение между соответствующими приращениями внешней нагрузки (крутящего момента) ΔМ_ки угла закручивания Δφ(рис.1), то модуль сдвига можно рассчитать по формуле

. (5)

Для наиболее распространенных материалов G имеет следующие нормативные значения (МПа):

Стали………………………………..(0,80-0,83) 10⁵

ОПИСАНИЕ НАЛАДКИ

Схема наладки для проведения лабораторной работы приведена на рис.2.

На силовой плите (1) лабораторного стола установлены, закрепленные болтами в Т-образном пазе силовой плиты, неподвижная (2) и опорная (3) стойки, на которых смонтирована исследуемая модель (4) – тонкостенный ступенчатый стержень, у которого часть меньшего диаметра стальная, а большего - дюралевая. Осевой конец модели (4) зафиксирован в отверстии стойки (2).

На свободном конце модели (4) расположен шарикоподшипник (5), который свободно опирается на стойку (3), чем обеспечивается нагружение модели (4) только крутящим моментом (рис. 3а). Крутящий момент создается силой, которая прилагается к жестко закрепленному на конце модели силовому рычагу (6) через датчик усилий ДУдо 0,5кН (7) от силовой винтовой пары (8).

Рис.2Схема наладки для лабораторной работы

Нагружающая сила создается вращением силовой винтовой пары (8). Ее величина контролируется блоком измерителя силы (ИС).

Угол закручивания на рабочей длине образца определяется относительным поворотом двух его сечений (рис.3б). Для этого на одном из них жестко закреплен Г-образный кронштейн (9), а на другом - кронштейн (10) с индикатором часового типа ИЧ(11). Измерительный штифт ИЧ опирается на свободный конец Г-образного кронштейна (9) и измеряет относительное вертикальное перемещение рычагов (9) и (10), которое пропорционально относительному углу поворота концов участка длиной l, т.е. углу закручивания этого участка (рис.3в).

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 170; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!