Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Zakład Podstaw Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Energetycznych

Podobne dokumenty
Laboratorium Wytrzymałości Materiałów. Wyboczenie

Wyboczenie ściskanego pręta

PROJEKTOWANIE PKM I ZAJĘCIA 1

WYZNACZANIE MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI POSTACIOWEJ G ORAZ NAPRĘŻEŃ SKRĘCAJĄCYCH METODĄ TENSOMETRYCZNĄ

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

( L,S ) I. Zagadnienia

1. Wykres momentów zginających M(x) oraz sił poprzecznych Q(x) Rys2.

Politechnika Białostocka

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie 8 WYBOCZENIE PRĘTÓW ŚCISKANYCH Cel ćwiczenia

Skręcanie prętów naprężenia styczne, kąty obrotu 4

RUCH FALOWY. Ruch falowy to zaburzenie przemieszczające się w przestrzeni i zmieniające się w

Wytrzymałość Materiałów

INSTRUKCJA. Ćwiczenie A2. Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyny metodą dynamiczną.

Wyznaczenie reakcji belki statycznie niewyznaczalnej

SPRĘŻYNA DO RUCHU HARMONICZNEGO V 6 74

SZEREGOWY SYSTEM HYDRAULICZNY

Część 1 9. METODA SIŁ 1 9. METODA SIŁ

9. DZIAŁANIE SIŁY NORMALNEJ

WYMIAROWANIE PRZEKROJÓW POZIOMYCH KOMINÓW ŻELBETOWYCH W STANIE GRANICZNYM NOŚNOŚCI WG PN-EN - ALGORYTM OBLICZENIOWY

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Naprężenia styczne i kąty obrotu

s Dla prętów o stałej lub przedziałami stałej sztywności zginania mianownik wyrażenia podcałkowego przeniesiemy przed całkę 1 EI s

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

Lokalne wyboczenie. 1. Wprowadzenie. Andrzej Szychowski. wspornikowych, których nie znaleziono w literaturze.

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

Ć w i c z e n i e K 3

Politechnika Białostocka

wiczenie 15 ZGINANIE UKO Wprowadzenie Zginanie płaskie Zginanie uko nie Cel wiczenia Okre lenia podstawowe

Obliczanie naprężeń stycznych wywołanych momentem skręcającym w przekrojach: kołowym, pierścieniowym, prostokątnym 7

Ć W I C Z E N I E N R E-7

2.2 Wyznaczanie modułu Younga na podstawie ścisłej próby rozciągania

KO OF Szczecin:

Ć w i c z e n i e K 4

Zmiany zagęszczenia i osiadania gruntu niespoistego wywołane obciążeniem statycznym od fundamentu bezpośredniego

Badanie ugięcia belki

Pomiar rezystancji. Rys.1. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną: a) poprawnie mierzonego napięcia; b) poprawnie mierzonego prądu.

1 Przekształcenie Laplace a

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Porównanie zasad projektowania żelbetowych kominów przemysłowych

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie dławieniowe-szeregowe prędkością ruchu odbiornika hydraulicznego

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

MATEMATYKA Przed próbną maturą. Sprawdzian 3. (poziom podstawowy) Rozwiązania zadań

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

Ćwiczenie 39 KLOCEK I WALEC NA RÓWNI POCHYŁEJ - STATYKA.

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

ĆWICZENIE 1 CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE DIOD P-N

Badanie i obliczanie kąta skręcenia wału maszynowego

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Stabilność liniowych układów dyskretnych

LVI Olimpiada Matematyczna

Analiza stateczności zbocza

INSTYTUT ENERGOELEKTRYKI POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Raport serii SPRAWOZDANIA Nr LABORATORIUM TEORII I TEHCNIKI STEROWANIA INSTRUKCJA LABORATORYJNA

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Blok 2: Zależność funkcyjna wielkości fizycznych

Podstawy Konstrukcji Maszyn

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

BADANIE STANÓW RÓWNOWAGI UKŁADU MECHANICZNEGO

DOŚWIADCZALNE OKREŚLENIE WPŁYWU KSZTAŁTU ŁBA ŚRUB MOCUJĄCYCH ŁOŻYSKO OBROTNICY ŻURAWIA NA WYSTĘPUJĄCE W NICH NAPRĘŻENIA MONTAŻOWE

INSTRUKCJA do ćwiczenia Wyważanie wirnika maszyny w łożyskach własnych

prowadnice Prowadnice Wymagania i zasady obliczeń

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Wyznaczanie modułu sztywności metodą Gaussa

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE UKŁADÓW DYNAMICZNYCH

SPRAWOZDANIE. a) Podaj rodzaj i oznaczenie zastosowanej głowicy.. Zakres obserwacji

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Badanie i obliczanie kąta skręcenia wału maszynowego

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

1. Wprowadzenie. Andrzej Szychowski. lub równomiernie zginanych elementach o przekrojach otwartych, w których wspornikowa

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

KOOF Szczecin:

Al.Politechniki 6, Łódź, Poland, Tel/Fax (48) (42) Mechanika Budowli. Inżynieria Środowiska, sem. III

OBLICZENIE PRZEMIESZCZEŃ W KRATOWNICY PŁASKIEJ

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

Politechnika Białostocka

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

Rys. 1Stanowisko pomiarowe

SPRAWDZENIE SG UŻYTKOWALNOŚCI (ZARYSOWANIA I UGIĘCIA) METODAMI DOKŁADNYMI, OMÓWIENIE PROCEDURY OBLICZANIA SZEROKOŚCI RYS ORAZ STRZAŁKI UGIĘCIA

STATECZNOŚĆ MIMOŚRODOWO ŚCISKANEJ ŚCIANKI WSPORNIKOWEJ ELEMENTU CIENKOŚCIENNEGO

Zad. 4 Oblicz czas obiegu satelity poruszającego się na wysokości h=500 km nad powierzchnią Ziemi.

Przykład obliczeniowy wyznaczenia imperfekcji globalnych, lokalnych i efektów II rzędu P3 1

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA PRZEZ ZGINANIE

Blok 4: Dynamika ruchu postępowego. Równia, wielokrążki, układy ciał

SPRAWDZIAN z działu: Dynamika. TEST W zadaniach 1 33 każde twierdzenie lub pytanie ma tylko jedną prawidłową odpowiedź. Należy ją zaznaczyć.

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

R o z w i ą z a n i e Przy zastosowaniu sposobu analitycznego należy wyznaczyć składowe wypadkowej P x i P y

6. WYZNACZANIE LINII UGIĘCIA W UKŁADACH PRĘTOWYCH

IDENTYFIKACJA MODELU MATEMATYCZNEGO ROBOTA INSPEKCYJNEGO

Kolejnośd obliczeo 1. uwzględnienie imperfekcji geometrycznych;

1. Funkcje zespolone zmiennej rzeczywistej. 2. Funkcje zespolone zmiennej zespolonej

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Statyka płynów - zadania

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Ćwiczenie nr 4 Badanie zjawiska Halla i przykłady zastosowań tego zjawiska do pomiarów kąta i indukcji magnetycznej

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

Transkrypt:

Politechnika Śląka w Gliwicach Intytut Mazyn i Urządzeń Energetycznych Zakład Podtaw Kontrukcji i Ekploatacji Mazyn Energetycznych Ćwiczenie laboratoryjne z wytrzymałości materiałów Temat ćwiczenia: Wyboczenie pręta ścikanego iłą oiową Gliwice, 009 1

1. Cel ćwiczenia 1. Poznanie teoretycznych wiadomości o wyboczeniu.. Obliczeniowe i doświadczalne wyznaczenie iły ytycznej dla różnych poobów zamocowania pręta: a. Przeguby na obu końcach, b. Przegub na jednym końcu (drugi koniec ztywno utwierdzony), c. Sztywno utwierdzone oba końce.. Wiadomości teoretyczne o wyboczeniu prętów..1. Pojęcie iły ytycznej Rozpatrzmy proty pręt zaopatrzony na końcach w przeguby i obciążony oiową iłą ścikającą P (ry.1a). Jeżeli iła P nie jet zbyt duża, to pręt pracuje na zwykłe oiowe ścikanie, przy czym oś pręta pozotaje protą. Jeżeli na tak obciążony pręt zadziałamy jakąś niewielką iłą poprzeczną Q, to po uunięciu tej iły poprzecznej pręt powróci do początkowego tanu równowagi. Utrój taki nazywamy tatecznym. Ry. 1. Potać równowagi pręta ścikanego: a) protoliniowa, b) zywoliniowa Jeżeli iłę P ścikającą pręt w poób przedtawiony na ry.1a będziemy tale powiękzać, to dojdziemy wrezcie do takiej wartości iły P, że przy imalnym impulie ( np. po chwilowym przyłożeniu bardzo małej iły Q ) pręt ścikany wygnie ię w poób pokazany na ry.1b, a po utaniu impulu (po uunięciu iły Q ) nie wróci już do wojego poprzedniego protoliniowego tanu równowagi, lecz pozotanie w tanie równowagi przy zywoliniowej potaci pręta. Opiane przejście układu ze tanu równowagi tałej (w danym przypadku protoliniowa potać pręta) do tanu równowagi chwiejnej lub obojętnej (zywoliniowa potać równowagi pręta) nazywamy utratą tateczności układu, a iłę, przy której to przejście zachodzi, nazywamy iłą ytyczną lub iłą wyboczającą i oznaczamy P k.

.. Wzór Eulera, naprężenia ytyczne, mukłość pręta Siłę ytyczną przy wyboczeniu prętów ścikanych oiowo wyznaczamy ze wzoru π EJ P (1) lw gdzie E moduł Younga, I najmniejzy moment bezwładności przeoju poprzecznego pręta, l w długość wyboczeniowa pręta zależna od poobu jego zamocowania. Ry.. Długości wyboczeniowe prętów Naprężenia ytyczne, przy których natępuje utrata tateczności pręta ścikanego, otrzymamy przez podzielenie wzoru (1) przez pole F przeoju poprzecznego pręta: P π EJ () F lw F W celu ujęcia w ótzej formie wielkości charakteryzujące przeój poprzeczny pręta wprowadzono pojęcie tzw. imalnego promienia bezwładności przeoju J i F (3) a natępnie po podzieleniu długości wyboczeniowej l w przez i otrzymujemy jedną tylko wielkość charakteryzującą wymiar pręta zwaną mukłością pręta. lw (4) i Po zatoowaniu powyżzych oznaczeń eulerowkie naprężenia ytyczne oeślone zależnością () wyraża ię natępującym protym wzorem π E (5) Wzór Eulera (5) oeślający wartość naprężenia ytycznego, wyboczającego, jako funkcję mukłości pręta na wyeie we wpółrzędnych, przedtawia ię w potaci hiperboli (ry.3) Ze wzoru (5) korzytać można tylko wówcza, gdy naprężenia nie przeaczają granicy toowalności prawa Hooke a, a więc dla. Obliczenia prętów ścikanych za pomocą wzoru (5) możemy przeprowadzić tylko wtedy, gdy mukłość pręta jet więkza od mukłości granicznej gr, wynikającej z zależności 3

tąd π E gr gr (6) E π (7).3. Prota Tetmajera-Jaińkiego Ry.3. Naprężenia ytyczne w funkcji mukłości W zaeie tzw. średnich mukłości, a więc dla odcinka AK zywej doświadczalnej (dla tali w zaeie mukłości 0-100), wytarczające dla zatoowań praktycznych okazało ię przybliżenie wprowadzone przez L. Tetmajera i F. Jaińkiego, polegające na zatąpieniu hiperboli Eulera protą Tetmajera o równaniu: a b (8) Wpółczynniki a i b wytępujące w powyżzym równaniu wyznacza ię z warunku, że prota ta mui przejść przez dwa punkty oznaczone A i C na ry.3. Dla materiałów mających granicę orcjonalności i granice yczności wpółrzędne punktu A leżącego na protej Tetmajera ( i równocześnie na hiperboli Eulera, ry.3) wynozą: dla gr a punktu C : dla 0 Po podtawieniu tych warunków do zależności (8) otrzymujemy a b i równanie protej Tetmajera dla takich materiałów (np. tale węglowe kontrukcyjne itp.) przybiera potać: gr 4

(9) gr.4. Parabola Johnona-Otenfelda Johnon i Otenfeld twierdzili, że dla takich materiałów jak topy aluium (durale) oraz miedź (moiądze, brązy) znacznie lepzą zgodność z doświadczeniem uzykuje ię przez wprowadzenie zamiat protej Tetmajera paraboli o równaniu: a b (a) Wpółczynniki w powyżzym równaniu oblicza ię z warunku, że wierzchołek paraboli znajduje ię w punkcie C ( tj. dla 0, zatem a ), a parabola podchodzi tycznie do hiperboli Eulera oeślonej wzorem (5). Punkt tyczności obu tych zywych (oznaczony literą D na ry.3) znajdujemy z warunku, że dla odciętej 0 kąty nachylenia tycznych do obu tych linii (a więc pierwze pochodne) muzą być takie ame. Z porównania pierwzych pochodnych wzorów (a) i (5) po podtawieniu wartości zczególnej 0 otrzymujemy π E b0 3 tąd π E b (b) 4 0 Równanie paraboli Johnona-Otenfelda przyjmuje potać: π E (c) 4 0 Wartość mukłości granicznej 0 obliczamy z warunku, że dla 0 naprężenie ytyczne obliczone ze wzoru (b) mui być takie amo jak ze wzoru Eulera (5) Stąd π E π E 0 4 0 0 0 E 0 π (10) Wzór Johnona-Otenfelda przybiera natępującą potać (11) 4Eπ i należy go toować dla mukłości od zera do mukłości granicznej 0 oeślonej wzorem (10). Dla mukłości więkzych od 0 należy toować wzór Eulera (5). 5

3. Metoda pomiaru Bezpośredni pomiar iły ytycznej przez obciążanie pręta aż do wytąpienia zjawika wyboczenia jet trudne do zrealizowania. Ze względu na wtępną zywiznę pręta a i na trudność ściśle oiowego przyłożenia iły oberwuje ię poprzeczne wygięcie pręta już przy iłach mniejzych od iły ytycznej i praktycznie niemożliwe jet utalenie, kiedy rozpoczyna ię wyboczenie. W związku z tym touje ię metodę Southwella polegającą na pomiarze trzałki ugięcia δ pręta podcza ścikania iłą P mniejzą od ytycznej P. δ δ P a (1) P Ry. 4. Metoda Southwella wyznaczenia iły ytycznej W układzie wpółrzędnych kierunkowym δ, δ jet to równanie linii protej o wpółczynniku P tg α (13) P 6

4. Wykonanie ćwiczenia Stanowiko badawcze pokazano na ryunku 5. Pręt talowy (1) o przeoju protokątnym umiezczony jet w uchwytach (,3). Ramie (4) łuży do wywierania iły na pręt. Siłę przykładamy kokowo dokładając ciężary na zalce (5) lub płynnie przeuwając uwak (6). Do pomiaru wygięcia pręta w środku rozpiętości łuży pecjalny uwak pomiarowy (7). A-A A 1 5 4 6 7 3 A 4.1. Obliczenia iły ytycznej Ry. 5. Stanowiko badawcze Obliczyć iły ytyczne dla podanych danych i rozpatrywanych poobów zamocowania pręta. Dane materiałowe: 00MN / m pl 40MN / m E,1 x 10 5 MN/m Dane geometryczne a 5 mm b 0 mm Podtawowe zależności: Pole przeoju poprzecznego Minimalny moment bezwładności Promień bezwładności F a x b 3 a b J 1 J i F 7

Smukłość Smukłość graniczna Jeżeli l i gr w π E π EJ > gr P lw Pręt zamocowany przegubowo na obu końcach l 74 mm Długość wyboczeniowa l w l Pręt zamocowany przegubowo na jednym końcu, drugi koniec ztywno utwierdzony l 693 mm Długość wyboczeniowa l w 0.7 l Pręt ztywno utwierdzony na obu końcach l 670 mm Długość wyboczeniowa l w ½ l 4.. Pomiary iły ytycznej Siłę ścikającą pręt w tanowiku pomiarowym liczymy ze wzoru: 0 + x P 151.6 + G + G 4 0 gdzie : G ciężar umiezczony na zali w [N], G ciężar uwaka w [N], G 0 N x odległość uwaka od położenia zerowego Kolejność wykonywania czynności jet natępująca: 1. Zamocować i odciążyć pręt. Położenie początkowe czujnika utawić na 0.. Obciążać pręt poprzez przeuwanie uwaka i dokładanie ciężarków na zalkę. Po każdorazowej zmianie obciążenia i utaleniu ię równowagi zanotować wkazania czujnika. Pomiar zakończyć po obciążeniu pręta iłą równą około 0,8 P. U w a g a. Ciężarki nakładać bardzo otrożnie, aby ograniczyć do imum iły dynamiczne. 3. Na podtawie wykonanych pomiarów obliczyć wartości δ i δ /P, a natępnie porządzić wye δ w funkcji δ /P. 4. Wyznaczyć iłę ytyczną na podtawie wyeu, korzytając ze wzoru: c P tg α d gdzie c mierzone jet w kali δ, d zaś w kali δ /P. 6. Czynności powtórzyć dla innych poobów zamocowania pręta. 7. Sporządzić prawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego, które powinno zawierać: wiadomości teoretyczne o wyboczeniu, obliczenia iły ytycznej dla rozpatrywanych poobów zamocowania pręta, tablice pomiarowe oraz wyey δ w funkcji δ /P dla rozpatrywanych poobów zamocowania pręta, 8

Tablica pomiarowa Lp. δ [µm] G[kg] G [N] x [m] P [N] 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 1. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 0. 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 30. 31. 3. 33. 34. 35. 36. 9