Файл: В.П. Силенко Металлические конструкции.pdf

6

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

5.1.Явление потери устойчивости стенки и работа отсека в закритической стадии изучаются на экспериментальном образце в виде шар- нирно-опертой сварной двутавровой балки, нагруженной сосредоточенной нагрузкой в середине пролета.

Толщина стенки hw в испытываемом отсеке – 1 мм, во всех остальных отсеках – 5 мм.

Измерение напряжений осуществляется с помощью тензорезисторов, наклеенных в виде розеток. Показания тензодатчиков выводятся на прибор ЦТМ-5.

Расположение тензодатчиков, их нумерация, размеры отсеков, параметры сечения представлены на рис.1.1.

Снятие отсчетов производится при следующих нагрузках:

Этап 0. F = 0 н.

Этап 1. F =10000 н (1 тс).

Этап 2. F = Fcr, эксп (нагрузка, соответствующая моменту фактической потери устойчивости стенки).

Нагрузка Fcr, эксп. записывается для последующего анализа.

Этап 3. F=25000 н (2,5 тс).

Показания приборов ЦТМ-5 на каждом этапе записываются в табл.1.1.

В докритической стадии (этап 1) определяются экспериментальные напряжения σ эксx и τ эксxy и сравниваются с теоретическими напряжениями σ x и τ xy при данной нагрузке в данной точке сечения.

Результаты заносятся в табл.1.1.

Значение силы, соответствующей экспериментальному моменту по-

тери устойчивости, т.е. силы Pcr,эксп, сравнивается с теоретическим значением критической силы Pcr, теор. В подавляющем большинстве случаев

экспериментальное значение критической силы меньше теоретического значения. Причина расхождений заключается в следующем:

!" с ростом гибкости стенки существенное отрицательное влияние начинают играть начальные несовершенства стенки (погиби, сварочные деформации, эксцентриситеты в приложении нагрузки, а в нашем случае и эксцентриситеты в контуре опирания испытываемого отсека);

7

!" условия опирания стенки в испытываемом отсеке (частая постановка болтов) не полностью соответствуют расчетной модели, заложенной в СНиП (непрерывный сварной шов). Пластины с точечным опиранием (в нашем случае роль точечных опор играют болты крепления) теряют устойчивость намного раньше.

Дальнейшее нагружение экспериментальной балки заставляет ее работать в упругой закритической стадии. Для этой стадии характерно появление диагональных складок в стенке. Главные напряжения σ 1 в

стенке распределяются вдоль этой складки, а главные напряженияσ 2

действуют поперек нее.

Показания приборов для соответствующих точек на стенке образца записывают в табл. 1.2. В эту же таблицу заносят вычисленные экспериментальные значения главных напряжений. Полученные экспериментальные значения σ 1,эксп и σ 2,эксп сравниваются с теоретическими

значениями σ 1,теор иσ 2,теор , анализируется причина расхождений.

Экспериментальные значения относительных деформаций и напряжений определяют по формулам:

!" для точек, расположенных на стенке балки:

!" для точек, расположенных на поясах:

σ экспx = ε 0E .

8

Значения главных напряжений вычисляют по формуле:

Во всех формулах:

Е=206000 МПа – модуль упругости стали; n= 0,3 – коэффициент Пуассона;

e0,e90,e45- относительные деформации в направлении соответствующего тензодатчика; 0, 90, 45 – угол наклона тензодатчика к оси балки.

Направление главных осей напряжений (угол ϕ ) определяют по формуле

Теоретический угол наклона главных осей вычислить через теоретические значения главных напряжений по соответствующим формулам сопротивления материалов самостоятельно.

Сравнить полученные значения теоретических и экспериментальных напряжений, оценить погрешность, определить возможные неточности теоретической расчетной модели и эксперимента.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое потеря устойчивости стенки? Чем она сопровождается?

2.Чем поведение стенки в тонкостенных балках отличается от работы стенки в обычных балках?

3.Чем расчетная модель в расчетах на устойчивость стенки по СНиП отличается от реальной работы балки. Какие в СНиПе приняты допущения и упрощения?

9

4.Почему в балках с обычной стенкой не допускается закритическая работа?

5.Зависят ли критические напряжения от расчетного сопротивления стали?

Рис 1.1. Схема тензорезисторов в пределах испытуемого отсека