Испытания на внецентренное сжатие

Внецентренное сжатие – это вид деформации, при котором продольная сила в поперечном сечении стержня приложена не в центре тяжести. При внецентренном сжатии, помимо продольной силы (N), возникают два изгибающих момента (M_x и M_y).

Считают, что стержень обладает большой жесткостью на изгиб, чтобы пренебречь прогибом стержня при внецентренном сжатии.

Основные сведения. Деформация внецентренного нагружения (растяжения или сжатия) относится к сложному виду сопротивления. Она возникает в тех случаях, когда продольная сила F приложена параллельно оси бруса, но не в центре тяжести поперечного сечения, а с некоторым смещением – эксцентриситетом е (рис. 13.1) относительно главных осей сечения.

Рис. 13.1. Внецентренное нагружение

Точка f называется полюсом силы F или центром давления. Если силу F привести к центру тяжести сечения, то в поперечных сечениях бруса возникнут постоянные по его длине три внутренних силовых фактора: продольная сила N₂ = F и изгибающие моменты М_x = Fy_f и M_y =Fx_f.

Указанные внутренние силовые факторы вызывают в поперечном сечении нормальные напряжения

где x, y – координаты рассматриваемой точки;

- радиусы инерции сечения.

Полагая в выражении (13.1) σ = 0, можно получить отрезки, отсекаемые на осях a_x и a_y, дающие положение нейтральной линии (н.л.):

В частном случае, когда полюс силы расположен на одной из главных осей (x_f = e; y_f = 10), н.л. будет параллельна оси Y, а напряжение будет определятся по формуле

Этот частный случай и рассматривается в выполняемой работе.

Порядок выполнения и обработка результатов. Для проведения испытания используется машина Р-5 и опытный образец в виде бруса прямоугольного сечения. Для измерения деформации используются тензодатчики омического сопротивления.

Тензодатчики попарно наклеиваются с каждой стороны параллельно оси образца на одинаковом расстоянии от нее.

После закрепления образца дается предварительная нагрузка и снимаются показания поочередно с 4-х датчиков, данные заносятся в таблицу журнала испытаний.

Затем нагрузка увеличивается (приращение нагрузки ΔF), вновь снимаются показания датчиков, определяются приращения показаний ΔП для каждого датчика, средние приращения для групп датчиков ΔП_сри полученное данные заносятся в таблицу. Зная тарировочный коэффициент К_σ, определяют напряжения в зоне наклейки датчиков от приращения нагрузки ΔF.

Значения напряжений, полученные опытным путем, сравниваются с теоретическими значениями напряжений, найденными по формуле (13.3). Далее определяют процент погрешности опыта, строя эпюры распределения напряжений по сечению образца по данным, полученным экспериментально и теоретически, и дают выводы по выполненной работе.

29.