Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Тарирование тензорезисторов в единицах деления шкалы тензостанции ИД-61м с ручной балансировкой

Тип тензорезисторов – проволочные петлевые с базой 20 мм. Тарирование производится на тарировочной балке из легированной стали С235. Подбираются пять тензорезисторов (в том числе один компенсационный) из партии, предназначенной для испытания строительных конструкций. Разброс по показаниям сопротивления всей партии тензорезисторов не должен превышать ±0,3 Ом.

Рисунок 2.3 - Схема приложения нагрузки и установка тензорезисторов:
T1..T4 – тензорезисторы активные;T_к – тензорезистор компенсационный;
1 – нульгальванометр; 2 – шкала реохорда; 3 – ручка реохорда;
4 – ручка для контроля напряжения источника питания;
5 – ручка для дискретного изменения сопротивления одного плеча внутреннего полумоста;
6 – переключатель активных (рабочих) тензорезисторов; 7 – штекерный разъем

Таблица 3 - Тарирование тензорезисторов

Порядок нагружения	Нагрузка, Н	Ступени нагружения ΔP, Н	Отсчеты и разности x 10^-6
Т1	Т2	Т3	Т4
C	ΔC	C	ΔC	C	ΔC	C	ΔC

Средняя разность по показателям тензорезисторов:

Приращение момента:

Момент сопротивления сечения тарировочной балки:

Приращение нормальных напряжений по растянутым и сжатым волокнам тарировочной балки в зоне чистого изгиба:

Тарировочный коэффициент:

Разность отсчетов по шкале прибора, умноженная на коэффициент , дает искомую величину напряжений.

При использовании тензорезисторов данной партии для исследования напряженного состояния конструкций, выполненных из любого материала (железобетона, алюминиевых сплавов, дерева или синтетических материалов), необходима тарировка по значению относительной деформации.

Тарировочный коэффициент:

Искомая величина напряжения:

Вывод: в результате эксперимента был определён тарировочный коэффициент тензометра Гугенбергера k =. Для индикатора часового типа k =. Определён тарировочный коэффициент, градуирующий шкалу тензостанции для напряжений и для относительных деформаций.

Ответы на контрольные вопросы

1) Влияет ли база измерений механических приборов на величину тарировочного коэффициента?

____________________________________________________________________________

2) Назовите минимальное соотношение между ценой деления тарировочной машины и ценой деления механического тензометра.

____________________________________________________________________________

3) Как по разности отсчетов индикатора, установленного на испытываемой конструкции, и значению тарировочного коэффициента найти истинную величину абсолютной деформации?

____________________________________________________________________________

4) В каких случаях производится тарирование тензорезисторов?

____________________________________________________________________________

5) Объясните физический смысл тарировочных коэффициентов и .

____________________________________________________________________________

6) С какой целью проводится проверка приборов?

____________________________________________________________________________

Лабораторная работа №3
Испытание фрагмента стальной сквозной колонны на внецентренное сжатие

Цель работы: определить экспериментальным путем значение напряжений , , и в ветвях колонны и сравнить их с найденными теоретически; по теоретическим и экспериментальным данным найти положение нейтральной оси сечения; сделать выводы о действительной работе колонны.

На рисунке 3.1 дана схема испытания фрагмента колонны. Материал ветвей – профильная сталь С245; Е=2,06·10⁵ МПа. Сжимающее усилие на колонну передается гидродомкратом.

На рисунках 3.2 и 3.3 даны схемы поперечного сечения колонны с расположением соответственно тензометров и тензорезисторов.

Рисунок 3.1 – Схема испытания фрагмента колонны
1 – опорные плиты пресса; 2 – ветви колонны; 3 – соединительные планки;
4 – тензометры Гугенбергера с базой l_б=100 мм (4 шт)

Исходные данные:

Рисунок 3.2 – Схема испытания фрагмента колонны
Схема поперечного сечения колонны.
T₁ – T₄ – тензометры Гугенбергера

Рисунок 3.2 – Схема поперечного сечения колонны.
T₁ – T₈ – тензорезисторы

Таблица 4 - Показания тензометров Гугенбергера

Нагрузка, кН	Отсчеты и разности x 0,001 мм
Т1	Т2	Т3	Т4
C	ΔC	C	ΔC	C	ΔC	C	ΔC






Средние разности ΔC_i, мм
Относительные деформации ε_i
Напряжения σ_i, МПа

Таблица 5 - Показания тензорезисторов

	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6	Т7	Т8
ε_i
σ_i, МПа
σⁱ_ср, МПа

Моменты инерции сечений:

Площадь поперечного сечения фрагмента колонны:

Моменты сопротивления сечения по месту установки приборов:

Теоретическое напряжение в контролируемом сечении ветвей внецентренно сжатой колонны определяем по формулам:

Полученные данные вносим в сравнительную таблицу 6. Определим погрешность.

Таблица 6 - Сравнительная таблица напряжений

Напряжения в ветвях	Экспериментальные	Теоретические
по тензометрам	по тензорезисторам	по тензометрам	по тензорезисторам
σ₁
σ₂
σ₃
σ₄

Построим эпюры напряжений по экспериментальным и теоретическим данным и определим положения нейтральных осей в плоскости сечения.

Вывод: Имеются различия между экспериментальными и опытными величинами. Максимальное различие согласно показаниям тензометра имеет место для напряжения

Ответы на контрольные вопросы

1) Изменится ли относительная деформация в контролируемых точках сечения, если при прочих равных условиях изменить базу измерения?

____________________________________________________________________________

2) Определить величину сжимающего усилия N, при котором напряжения в ветви №1 достигнут расчетного сопротивления стали по пределу текучести.

____________________________________________________________________________

3) Как будет выглядеть эпюра напряжений, если усилие приложить по оси симметрии сечения? Где будет проходить нейтральная ось?

4) Как определить положение нейтральной оси?

____________________________________________________________________________

5) Найдите показания тензометра Гугенбергера с базой 50 мм в делениях, при которых напряжения в стали С245 достигает расчетного сопротивления по пределу текучести.

____________________________________________________________________________

6) Как изменятся разности отсчетов, относительные деформации и напряжения по сравнению с данными таблицы 4, если при прочих равных условиях фрагмент колонны будет изготовлен из алюминиевых сплавов?

____________________________________________________________________________

Лабораторная работа №4
Испытание стальной сварной фермы

Цель работы: определить экспериментальным путем значения напряжений и усилий в стержнях фермы и сравнить их с найденными теоретическими; определить опытные и теоретические значения прогибов фермы в середине пролета; сделать выводы о действительной работе фермы.

На рисунке 4.1 дана схема испытания стальной фермы. Пролет фермы , высота (по внешним граням).

Элементы верхнего пояса фермы выполнены из гнутосварной прямоугольной трубы тр.60х40х4 (большая сторона горизонтальна земле), элементы нижнего пояса фермы выполнены из гнутосварной квадратной трубы тр.30х3, а элементы решетки – из гнутосварной трубы тр.25х2. Материал стержней – профильная сталь С245; R_y=240 МПа; Е=2,06·10⁵ МПа.

Деформации стержней измеряются проволочными петлевыми тензорезисторами базой 20 мм и тензостанцией с автоматической балансировкой. Перемещения приопорных участков, а также нижнего пояса фермы в середине ее пролета определяются с использованием индикаторов или прогибомеров.

Схема фермы, схема ее нагружения, места установки приборов, а также обозначения стержней приведены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Геометрическая схема фермы.
а), б), в) – различные схемы нагружения

Геометрические характеристики сечений элементов фермы даны в таблице 7.

Таблица 7 - Геометрические характеристики сечения

№ пп	Элементы	Профиль сечения	A₀, см²	i_x, см	z₀, см
	Верхний пояс	гн.60х40х4	7,08	1,54	2,0
	Нижний пояс	гн.30х3	3,24	1,11	1,5
	Решетка	гн.25х2	1,83	0,94	1,25

Таблица 8 - Характеристики стержней

Стержни
P1	30,8	1,83	16,831
P2	32,2	1,83	17,596
P3	32,2	1,83	17,596
P4	32,2	1,83	17,596
P5	32,2	1,83	17,596
P6	32,2	1,83	17,596
НП1		3,24	14,815
НП2		3,24	14,815
НП3		3,24	14,815
ВП1		7,08	6,497
ВП2		7,08	6,780
ВП3		7,08	6,780

Таблица 9 - Показания прогибомеров

№ пп	Нагрузка P, кН	Отсчеты и разности x 0,01 мм
П-1	П-2	П-3	П-4
C	ΔC	C	ΔC	C	ΔC	C	ΔC






Средние разности, мм

Прогиб фермы по экспериментальным данным:

Теоретический прогиб фермы определим по формуле Максвелла-Мора:

Расхождение между теоретическим и экспериментальным прогибом фермы:

Таблица 10 - Показания тензорезисторов (начало)

Нагрузка Р, кН

Сечения

"а"

"б"

"в"

"г"

"д"

"е"

Отсчеты и разности

ΔС

Таблица 10 – Показания тензорезисторов (окончание)

Нагрузка Р, кН

Сечения

"ж"

"и"

"к"

"л"

"м"

"н"

Отсчеты и разности

ΔС

Таблица 11 - Сравнение теоретических и экспериментальных усилий

№ пп	Элементы фермы	Стержни	Сечение	Средние напряжения, МПа	Осевые усилия, кН

	Верхний пояс	ВП1	а
	ВП2	б
	ВП3	в
	Нижний пояс	НП1	д
	НП2	е
	НП3	ж
	Опорный раскос	Р1	г
	Раскосы	Р2	и
	Р3	к
	Р4	л
	Р5	м
	Р6	н

Рисунок 4.2 - Диаграмма усилий Максвелла-Кремоны для фермы от Р=1 кН

Вывод: Результаты опытов отличаются от полученных теоретическим путем. Максимальное расхождение – % получилось для. Расхождение между теоретическим и экспериментальным прогибом фермы составило % (мм). Причинами этого могут являться неточности в измерениях, неравномерность распределения нагрузки на пояса фермы, дефекты металла фермы, остаточные пластические деформации.

Лабораторная работа №4
Испытание стальной сварной фермы

На рисунке 4.1 дана схема испытания стальной фермы. Пролет фермы , высота (по обушкам).

Все элементы поясов фермы выполнены из неравнополочных уголков широкими полками наружу 2L75x50x8, а элементы решетки – из равнобоких уголков 2L45x4. Материал стержней – профильная сталь С245; R_y=240 МПа; Е=2,06·10⁵ МПа.

Рисунок 4.3 - Геометрическая схема фермы.
Геометрические характеристики сечений элементов фермы даны в таблице 1.

Таблица 12 - Геометрические характеристики сечения

№ п/п	Элементы	Профиль сечения	А , см²	i , см	Z₀, см
1.1	Верхний и нижний пояса	2L75´50´8	18,94	1,40	1,29
1.2	Решетка	2L45´4	6,96	1,38	1,26

Таблица 13 - Характеристики стержней

Стержни
P1
P2
P3
P4
С3
НП1
НП2
ВП1
ВП2

Таблица 14 - Показания прогибомеров

№ п/п	Нагрузка Р, кН	Отсчёты и разности, х0,01 мм
П-1	П-2	П-3
С	С	С	С	С	С






Средние разности, мм	С =	С =	С =