Temat ćwiczenia : Wpływ karbu na rozkład naprężeń przy
obciążeniu statycznym.
1. Cel ćwiczenia .
Celem ćwiczenia jest porównanie rozkładów naprężeń uzyskanych na podstawie teorii elementarnej z rozkładami uzyskanymi w oparciu o wyniki pomiarów doświadczalnych w przekroju tarczy osłabionej tzw. karbem .
Geometria badanej płyty.
Użyte tensometry : typ : TFF-10 R=120,6 Ω K=2,15
3 Obliczanie naprezen nominalnych σ,σ'
σ = 0,245 σ ,
σ , σ ,
σ , σ ,
4. Pomiary
Wyniki przeprowadzonych pomiarów zawarte są w poniższych tabelach.
3.1.1 Tabela pomiarów dla obciążenia P.=40 kG.
Wymiary tarczy b=160 mm , δ=1 mm, r=60 mm |
Stała tensometru K=2,15 E=2,15*105 MPa |
||||
Nr kanału |
di |
εxio |
εxip |
εxio-εxip |
σxi [MPa] |
1 |
5 |
14,185 |
14,244 |
0,059 |
12685 |
2 |
20 |
14,845 |
14,865 |
0,02 |
4300 |
3 |
35 |
13,787 |
13,814 |
0,027 |
5805 |
4 |
50 |
13,812 |
13,817 |
0,005 |
1075 |
5 |
65 |
13.137 |
14,048 |
0,911 |
195865 |
6 |
80 |
13,185 |
13,934 |
0.749 |
161035 |
Tabela pomiarów dla obciążenia P.=80 kG.
Wymiary tarczy b=160 mm , δ=1 mm, r=60 mm |
Stała tensometru K=2,15 E=2,15*105 MPa |
||||
Nr kanału |
di |
εxio |
εxip |
εxio-εxip |
σxi [MPa] |
1 |
5 |
14,185 |
14,295 |
0,11 |
23650 |
2 |
20 |
14,845 |
14,908 |
0,063 |
13545 |
3 |
35 |
13,787 |
13,841 |
0,054 |
11610 |
4 |
50 |
13,812 |
13,837 |
0,025 |
5375 |
5 |
65 |
13.137 |
14,067 |
0,93 |
199950 |
6 |
80 |
13,185 |
13,944 |
0.759 |
163185 |
3.1.3 Tabela pomiarow dla obciazenia P=120kG.
Wymiary tarczy b=160 mm , δ=1 mm, r=60 mm |
Stała tensometru K=2,15 E=2,15*105 MPa |
||||
Nr kanału |
di |
εxio |
εxip |
εxio-εxip |
σxi [MPa] |
1 |
5 |
14,185 |
14,358 |
0,173 |
37195 |
2 |
20 |
14,845 |
15,126 |
0,281 |
60415 |
3 |
35 |
13,787 |
14,048 |
0,261 |
56115 |
4 |
50 |
13,812 |
14,037 |
0,225 |
48375 |
5 |
65 |
13.137 |
14,257 |
1,12 |
240800 |
6 |
80 |
13,185 |
14,133 |
0,948 |
203820 |
Opracowane wyniki pomiarów pozwoliły na sporządzenie wykresów naprężeń nominalnych σnom i doświadczalnych σxi(y). Wykresy odpowiadające kolejnym wartościom przyłożonej siły zawarte są poniżej :
a).Charakterystyka naprężeń dla obciążenia P.=40 KG=392.4N
a).Charakterystyka naprężeń dla obciążenia P.=80 KG=784,532 N
3. Obliczenie wartości współczynnika spiętrzeń α`k w otoczeniu punktu K.
Współczynnik spiętrzenia naprężeń jest to stosunek maksymalnych naprężeń (σxi)max z uwzględnieniem karbu do maksymalnych naprężeń nominalnych (σnom)max .Współczynniki obliczone dla poszczególnych obciążeń zawarte są w poniższej tabeli.
numer tensometru |
α`k dla P.=588,399 N |
α`k dla P.=784,532 N |
1 |
-4725,27 |
-5308 |
2 |
-22872,34 |
-24003,18 |
3 |
2388,89 |
1791,66 |
4 |
1104,45 |
548,46 |
5 |
118,6 |
88,99 |
6 |
0 |
0 |
4. Wnioski.
Zjawisko karbu ma bardzo duże znaczenie w mechanice przy określaniu wytrzymałości badanej części . Ćwiczenie pokazało ,że zjawiska karbu nie można pominąć w trakcie obliczeń wytrzymałościowych ,gdyż naprężenia przez nie wywoływane są znaczne. Porównanie na wykresach wartości naprężeń zmierzonych doświadczalnie i naprężeń obliczonych teoretycznie pokazuje, że nie powinno się stosować uproszczonych wzorów ponieważ różnice wartości naprężeń są dość znaczne.