Опытное определение коэффициента

КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ

Цель работы: Определить коэффициент концентрации напряжений при растяжении пластины, ослабленной отверстием.

Концентрацией напряжений называется резкое увеличение напряже­ний вблизи отверстий, выточек, шпоночных пазов, резких переходов сече­ний и т.д.

Причины, вызывающие концентрацию напряжений (отверстия, выточки и т.д.), называются концентраторами напряжений.

На рис.17 представлено распределение нормальных напряжений в поперечном сечении пластины, ослабленной отверстием.

Максимальные напряжения возникают на краях отверстия и быстро снижаются по мере удаления от него. Таков же характер распределения напряжений вблизи других концентраторов. Поэтому напряжения в зоне концентраторов называются местными напряжениями.

 

 

Количественной характеристикой концентрации напряжений являет­ся теоретический коэффициент концентрации , равный отношению максимального местного напряжения к номинальному напряжению

(26)

Под номинальным понимается напряжение, которое определя­ется по формулам сопротивления материалов без учета концентрации напряжений. Так, в случае растяжения

(27)

где – наименьшая площадь поперечного сечения (нетто).

Коэффициенты концентрации напряжений определяются либо экспериментально, либо методами теории упругости и приводятся в спра­вочной литературе в виде таблиц или графиков в зависимости от вида концентратора и его размеров.

Рассчитывая на прочность при растяжении деталь с концентратором, инженер отыскивает в справочной литературе значение , вычисляет номинальное напряжение по формуле (27) и затем определяет максимальное напряжение в зоне концентратора

(28)

по которому оценивает прочность детали.

На рис.18 приведен график для определения теоретического коэффициента концентрации напряжений в случае растяжения пластины с круго­вым отверстием, из которого следует, что с уменьшением диаметра отверс­тия коэффициент концентрации напряжений увеличивается и приближается к 3 при .

Принято считать, что пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений при статической нагрузке, так как у них про­исходит выравнивание напряжений за счет пластических деформаций. При переменных и динамических нагрузках концентрация для пластичных ма­териалов является опасной, так как выравнивание напряжений не успевает произойти.

Хрупкие материалы очень чувствительны к концентрации напряжений при статической, динамической и переменной нагрузках. Особенно чувст­вительны к концентрации напряжений закаленные высокоуглеродистые и легированные стали и тем больше, чем выше их характеристики прочности.

Для уменьшения концентрации напряжений следует заменять резкие переходы сечений плавными, избегать острых надрезов, глубоких выточек и т.д.

Концентрация напряжений имеет место также при изгибе и кручении.

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Испытания производятся путем растяжения на испытательной машине стальной пластины размерами мм с центральным отверстием Ø 32,5 мм

(либо с центральным отверстием Ø 16 мм).

В ослабленном поперечном сечении пластины С рис.17) наклеены тензодатчики 1 и 2 базой 5 мм, продольная ось которых параллель­на растягивающей силе. Тензодатчик 1 определяет номинальное напряже­ние , а тензодатчик 2 – максимальное напряжение .

 

Проведение испытания

1. Установить пластину в захватах испытательной машины.

2. Подключить тензодатчики к измерителю деформаций.

3. Записать начальные показания тензодатчиков .

4. Плавно нагрузить пластину усилием F =20 кН.

5. Записать конечные показания тензодатчиков .

6.Разгрузить пластину.

 

Обработка результатов испытания

1. Вычислить относительные деформации и по формуле (22).

2. Подставить значения и в формулу закона Гука (20) и вычислить соответственно напряжения и .

3. Вычислить опытное значение коэффициента концентрации напряжений

по формуле (26).

4. Вычислить расхождение в процентах между опытным значением и теоретическим значением , определенным из графика (рис.18).

 

 

РАБОТА № 8

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: