Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
Tài liệu gồm 25 trang , giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao.
Môn: Thí nghiệm sức bền vật liệu 55 tài liệu
Trường: Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng 1.6 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - BỘ MÔN SỨC BỀN KẾT CẤU *** BÀI GIẢNG
THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
Bài 1 & 2 : Kéo thép, và Kéo gang
Bài 3 & 4 : Nén thép, và nén gang Bài 5
: Xác định môdun đàn hồi E khi kéo bằng strain gauge Bài 6
: Xác định môdun đàn hồi trượt G khi xoắn thuần tuý thanh tròn Bài 7
: Đo chuyển vị và góc xoay của dầm console chịu uốn ngang phẳng Bài 8
: Đo chuyển vị dầm console khi chịu uốn xiên Bài 9
: Tìm lực Pth khi uốn dọc
Phòng thí nghiệm Sức Bền Vật Liệu
Bộ môn Sức Bền & Kết Cấu Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Đại học Bách Khoa TPHCM 1
Downloaded by giang lê (legiang1989@gmail.com) BÀI 1 & 2
THÍ NGHIỆM KÉO MẪU THÉP & GANG
1.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Tìm hiểu sự liên hệ giữa lực và biến dạng khi kéo mẫu thép và mẫu gang, và xác định các
đặc trưng cơ học của thép và gang:
+ Đối với thép: Tìm
- Giới hạn chảy ch
- Giới hạn bền B
- Độ dãn tương đối khi kéo đứt %
- Độ thắt tỷ đối khi kéo đứt %.
+ Đối với gang : Tìm giới hạn bền khi kéo đứt k b ,
1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trong chương kéo, nén đúng tâm ta biết đồ thị quan hệ giữa lực kéo P và biến dạng dài L
của các mẫu kéo như sau: P P B B P C A P P ch B D Ptl A O L O L Kéo thép Kéo gang
Đặc trưng tính bền Thép Gang Giới hạn chảy: Pch = Không xác định ch A o P Giới hạn bền: B = P k = B B A B A o o Đặc
trưng tính dẻo đối với thép L − L Độ 1 0 dãn tương đối : % = .100% L0 A − A Độ 0 1 thắt tỉ đối : % = .100% A0
Trong đó: Ao : diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thí nghiệm
A1 : diện tích mặt cắt ngang mẫu tại trí bị kéo đứt
Lo, L1 : Chiều dài tính toán của mẫu trước và sau khi bị kéo đứt 2
Downloaded by giang lê (legiang1989@gmail.com)
1.3 MẪU THÍ NGHIỆM d R o Lo L
Theo tiêu chuẩn nhà nước TCVN 197-85 (197-1:2014).
Mẫu TN có thể là tiết diện tròn (đường kính d0) hoặc tiết diện chữ nhật (tiết diện a0xb0):
Ở đây dùng mẫu tròn có dạng như hình vẽ Trong đó:
Chiều dài tính toán (chiều dài khảo sát) ban đầu Lo của mẫu
Với mẫu tròn: Lo = 10do hay 5do
L = (10do hay 5do) + do
1.4 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
- Dùng thước kẹp chính xác 1/50mm, hoặc cân kỹ thuật 0,01g
- Dụng cụ kẻ vạch (để chia khoảng) lên mẫu
- Máy kéo nén vạn năng M.A.N. (CHLB Đức)
1.5 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
- Đo do Lo, (mẫu tròn) ban đầu.
- Xem và đếm số khoảng trên mẫu (1cm một khoảng chia) để tính L1 sau khi kéo đứt
- Dự đoán giới hạn bền của vật liệu, (lực kéo đứt của mẫu) để từ đó định cấp tải trọng tương ứng
- Chọn ngàm kéo và cấp tải của máy thích hợp với đường kính của mẫu thử.
- Đặt mẫu vào ngàm kéo, kiểm soát kim chỉ lực, bút trên ru lô để vẽ biểu đồ.
1.6 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Cho máy tăng lực từ từ, theo dõi trên đồng hồ chỉ lực và biểu đồ, đọc lực chảy Pch (nơi lực
không tăng mà biến dạng tăng), và lực bền Pb. (lực lớn nhất khi mẫu bị đứt) dựa theo biểu đồ
quan hệ lực biến dạng.
Khi mẫu đứt tắt máy, xả áp lực trong máy và lấy mẫu thử ra. 3
Downloaded by giang lê (legiang1989@gmail.com)
1.7 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ A. Đối với thép: P P a. Tính A ch B
o và giới hạn chảy = , giới hạn bền = ch B A A o o
b. Chắp liền mẫu bị đứt lại, vẽ lại dạng mẫu sau khi chắp liền, đo lại chiều dài sau khi
đứt L1 của mẫu bằng thước kẹp tùy theo vị trí vết đứt cho các trường hợp sau:
Gọi N là số khoảng phân đều trên chiều dài Lo của mẫu trước khi kéo N khoảng A 0 x
Gọi A là vạch ngoài cùng gần vị trí đứt 0 nhất: A0 = x (đếm số khoảng chia) * Nếu Lo 2Lo x
(xem như mẫu bị đứt ở khoảng giữa đoạn L0): 3 3
thì L1 là khoảng cách của 2 vạch biên mẫu thử với N khoảng ban đầu. Lo * Nếu x
(vết đứt ở biên) lấy điểm B nằm trên vạch đối xứng của A qua vị trí vết đứt 3
0 (tính bằng khoảng chia), gọi n là số khoảng trên đoạn AB đó.
• Trường hợp N - n bằng số chẵn:
BC = N − n
Lấy điểm C sao cho số khoảng trên đoạn từ B đến C: 2 và L1 tính như sau:
L1 = AB + 2BC.
• Trường hợp N - n bằng số lẻ: Lấy
BC = N − n −1
điểm C sao cho số khoảng trên đoạn từ B đến C là BC bằng 2
và lấy điểm C' tiếp theo sao cho CC' = 1 khoảng và tính L1 theo :
L1 = AB + 2BC + CC'. L − L 1 0
Tính độ dãn tương đối khi đứt. % = 100% L0
c. Đo đường kính d1 tại tiết diện thắt nhỏ nhất.Tính A1 và tính độ thắt tương đối. − A A % = 0 1 100% A0
d. Vẽ lại đồ thị P - L và dạng mặt cắt bị phá hỏng của mẫu thép sau khi kéo đứt. 4
Downloaded by giang lê (legiang1989@gmail.com) B. Đối với gang P
a. Tính giới hạn bền theo công thức: k = B B A o
b. Vẽ lại đồ thị P - L và dạng mặt phá hỏng của mẫu của mẫu gang sau khi kéo đứt.
1.8 NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
- Nhận xét dạng biểu đồ P - L giữa lý thuyết và thí nghiệm. Nêu cơ tính về vật liệu dẻo
của thép và gang (vật liệu dẻo và dòn).
Giải thích dạng phá hỏng của vật liệu. 5 BÀI 3 & 4
THÍ NGHIỆM NÉN MẪU THÉP &GANG
3.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Xác định các đặc trưng cơ học của thép và gang:
Tìm: - Giới hạn chảy ch khi nén mẫu thép - Giới hạn bền n khi nén mẫu gang B
3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Đồ thị quan hệ giữa lực kéo P và biến dạng dài L của mẫu thí nghiệm nén như sau: P P A PB Pc h A L L O O Nén thép Nén gang
Đặc trưng chịu lực khi chịu nén của h P Thép: ch = ch A o P Gang: n = B B A o d0
3.3 MẪU THÍ NGHIỆM h 1 3
Hình trụ tròn (hoặc lăng trụ) d 0
có đường kính do, chiều cao h, với:
3.4 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
- Thước kẹp chính xác 1/50 mm
3.5 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM - Đo do và h
- Tính Ao, dự đoán lực lớn nhất để định cấp tải trọng của máy 6
- Đặt mẫu vào giữa hai bàn nén sao cho nén được đúng tâm
- Điều chỉnh số 0 (nếu có yêu cầu), kiểm soát bộ phận vẽ biểu đồ
3.6 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
- Mở máy cho lực tác dụng tăng từ từ
- Với thép theo dõi đồ thị lực và biến dạng và đọc lực Pch ở giai đoạn chảy, tiếp
tục tăng lực đến 70 - 80% cấp tải đang sử dụng thì dừng lại.
- Với gang tăng lực đến khi phá hỏng PB (lực bền) thì dừng lại
- Xả áp lực máy, lấy mẫu ra
3.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM P
- Tính giới hạn chảy của thép: ch = ch A o P
- Tính giới hạn bền của gang: n = B B A o
- Vẽ lại biểu đồ quan hệ giữa lực P và biến dạng L
- Vẽ lại dạng sau cùng (sau khi thí nghiệm) của mẫu thép hay dạng phá hỏng của mẫu gang.
3.8 NHẬN XÉT THÍ NGHIỆM
- Đánh giá phẩm chất của vật liệu trên cơ sở so sánh với bài thí nghiệm kéo thép.
- Giải thích dạng mẫu thép và dạng mẫu gang phá hỏng sau khi thí nghiệm. 7 BÀI 5
XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI E BẰNG STRAIN GAUGE (Tấm điện trở)
5.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Xác định môđun đàn hồi E khi kéo mẫu thép và kiểm nghiệm định luật Hooke.
5.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trường hợp thanh chịu kéo đúng tâm, trong giai đoạn đầu tác dụng lực thì đa số các
vật liệu tuân theo định luật Hooke: z = E hay =
Từ lực kéo P và đường kính d của mẫu thí nghiệm ta tính được ứng suất
Biến dạng : sẽ đọc được trên hộp đầu đo biến dạng của tấm điện trở bằng cầu Wheatston
1. Nguyên lý của phương đo bằng tấm điện trở
Phương pháp đo biến dạng bằng tấm điện trở dựa trên sự thay đổi của dây điện trở tỉ lệ bậc nhất
với sự thay đổi chiều dài của dây
Ta đã biết trị số điện trở R của dây là: l R = s
trong đó : điện trở suất của dây,
l :chiều dài dây điện trở,
s : diện tích mặt cắt ngang dây
Sự thay đổi tương đối của dây điện trở là: dR = dl ds d − + R l s dl ta biết : =
là biến dạng dài tương đối của dây điện trở. l
Nếu goị r là bán kính của dây điện trở , ta sẽ có :
ds = 2rdr 2dr = = −2 dr s r2 r r
chính là biến dạng ngang tương đổi của dây điện trở và là hệ số Posson dR Do đó :
= + + 2 = (1 + 2 ) R d
Nếu bỏ qua sự thay đổi của điện trở suất ta sẽ có dR
Sự thay đổi tương đối của điện trở là : = (1+ 2) = K R 8
Trong đó K = (1+ 2) :là hằng số đối với mỗi lọai vật liệu làm điện trở và gọi là hệ số độ nhạy của dây điện trở.
Đối với kim loại = 0,3 → 0,5 nên K = 1,6 → 2 .
Nhưng thực tế trị số K đo được thường là : K = 1,6 → 2,5 vì điện trở suất của vật liệu dây điện trở cũng thay đổi.
Dựa vào nguyên lý trên người ta chế tạo ra tấm điện trở để đo biến dạng.
2. Cấu tạo tấm điện trở
Tấm điện trở gồm có một nền bằng giấy cách điện hoặc bằng chất dẽo, trên nền dán dây điện trở
(hình vẽ) , hai đầu của dây điện trở được hàn với hai đoạn dây dẫn. Nền Dây dẫn Dây điện trở Nền Dây dẫn Dây điện trở Dây dẫn Phương vuông góc 600 450 900 300 450
Các phương cấu tạo dây điện trở 9
Chiều dài l của tấm điện trở gọi là chuẩn đo của tấm điện trở, chuẩn đo có trị số từ 2,5; 5; 10; 20
cho đến 50mm .Tấm điên trở có trị số từ 100 (Ohm) đến 200 (Ohm), có thể đến 600 (Ohm).
Dây điện trở thường dùng là constan, niken-crom…, đường kính của dây khoản 0,02nmm đến 0,05mm.
Muốn đo biến dạng điểm nào trên chi tiết, ta dán tấm điện trở vào điểm đó sao cho phương của
chuẩn đo tấm điện trở trùng với phương cần đo biến dạng. Keo dán là loại đặc biệt sao cho biến
dạng của tấm điện trở cũng chính là biến dạng của vật mẫu cần thí nghiệm, và ảnh hưởng đối với
điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm ..là không đáng kể.
Trên một tấm điện trở các dây diện trở có thể được cấu tạo với nhiều góc độ khác nhau (hình vẽ),
có thể đo biến dạng trên các phương khác nhau cùng một lúc, mục đích là tìm phương chính để
tính ứng suât chính của chi tiết cần đo.
Tấm điện trở cũng được cấu tạo với nhiều chất liệu khác nhau để đo biến dạng trên các vật liệu
khác nhau như thép, bêtông, gỗ …. 3. Phương pháp đo
Để đo biến dạng bằng tấm điện trở , người ta thường dùng cầu Wheatston (như hình vẽ bên dưới )
và một bộ khuyết đại có chỉ thị kế thường được gọi điện kế G để đọc biến dạng ɛ.
Khi cầu cân bằng Ig = 0 ta có điện áp tại C (Uc) bằng điện áp tại D (UD)
(Vì 2 nhánh ACB và ADB song song) UC – UA = UD – UA và UB – UC = UB – UD Hay R1I1 = R4I2 R2I1 = R3I2 Suy ra R2R3 = R1R4
Nếu R1 là điện trở được dán vào vật mẫu (gọi là điện trở công tác Rđ) thì khi mẫu bị biến dạng
làm Rđ thay đổi và cầu không còn cân bằng lúc đó kim điện kế G bị lêch đi và ta biết được cường
độ dòng điện IG qua điện kế G
IG ≠ 0 và UC ≠ UD
Nếu thay điện kế G bằng máy khuếch đại và phân độ khắc theo biến dạng tương ứng thì sẽ đọc
được trực tiếp độ biến dạng trên máy
Thường người ta dùng tấm điện trở R4 giống cùng đặc tính Rđ để khử ảnh hưởng của môi trường
bên ngoài (nhiệt độ, độ ẩm, …) để cầu Wheatston cân bằng. Điện trở nầy gọi là điện trở bổ sung
hay điện trở bù. Tất cả được đặt trong hộp đầu đo biến dạng 10 D P R3 Dây dẫn điện R1 Ig B G Dây điện trở A R4 Nền R2 C - + Mẫu TN Sơ đồ cầu Wheatston P D
5.3 MẪU THÍ NGHIỆM
Tương tự như mẫu thí nghiệm kéo đúng tâm, mặt cắt ngang có thể hình tròn hay hình chữ nhật,
chiều dài và đường kính sao cho có thể dán được tấm điện trở đầu mẫu tùy thuộc ngàm kéo thế
nào đảm bảo được càng đúng tâm càng tốt.
5.4 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM - Thước kẹp
- Dây điện nối từ tấm điện trở dán trên mẫu đến hộp đầu đo
- Bộ strain gauge: gồm 2 có hai hộp (dùng đo nhiều tấm điện trở cùng lúc)
Trong thí nghiệm kéo đúng tâm chỉ dùng một hộp đầu đo
5.5 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
- Đo kích thước đường kính của mẫu, tính Ao (diện tích mặt cắt ngang) và dự đoán lực
chảy của mẫu để dự tính cấp tải trọng của máy.
- Đặt mẫu thí nghiệm có tấm điện trở vào ngàm kéo.
- Kiểm tra các thông số trên hộp đầu đo có đúng với các thông số ghi trên tấm điện trở không 11
- Lập bảng ghi kết quả Số lần Tải trọng
Số đọc trên hộp đầu đo
của strain gauge x10-3 Lực Số gia
Đo một tấm điện trở Ghi chú P(kG) P(hằng số) Số đọc Hiệu số đọc P0 ɛo 1 P1 P ɛ1 ɛ1= ɛ1 -ɛo 2 P2 P ɛ2
ɛ2………………… 3 P … 3 ………. ɛ3 4 P ………… 4 ……. …………………. 5 P 5 n Pn P=P ɛ n-Pn-1 n ɛn= ɛn –ɛn-1 ɛi
5.6 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Tăng lực đến P0 =100kG hay 200kG ban đầu để mẫu thử được kẹp sát vào mẫu ngàm và hệ
thống đo bắt đầu làm việc đều đặn.
Sau đó tăng lực theo từng cấp P bằng nhau, ứng với mỗi lần tăng lực đọc và ghi lại trị số đọc trên hộp đầu đo.
5.7 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
- Tính hiệu số hiệu các số đọc trung bình của trên hộp đầu đo i
- Tính độ biến dạng tuyệt đối trung bình: TB = n P - Tính ứng suất khi kéo = z A0 = z - Tính mô đun đàn hồi TB
- Theo số liệu đo được ta vẽ đường biểu diễn liên hệ giữa Pi và các số đọc ɛi 12
5.8 NHẬN XÉT THÍ NGHIỆM
- Nhận xét về các số gia ɛi = ɛi - ɛi-1 có phải là hằng số theo P không?
Nếu có sai nhiều thì tìm nguyên nhân vì sao?
- Nhận xét đồ thị tương ứng giữa (P, ɛi )
- Nhận xét định luật Hooke
- So sánh kết quả thí nghiệm với mô đun đàn hồi đã biết thường dùng của vật liệu
(giả sử thép có E = 200.000N/mm2, hay 20.000kg/mm2), tính sai số phần trăm.
- Một cách khác từ đồ thị (Piɛi ) ta cũng tính được mođun đàn hồi E bằng 13 BÀI 6
XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI TRƯỢT G
6.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Xác định mô đun đàn hồi trượt G của thép và kiểm nghiệm định luật Hooke.
6.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khi xoắn thuần tuý thanh mặt cắt ngang hình tròn, góc xoắn tương đối giữa hai mặt cắt
ngang A,và B cách nhau một khoảng là LAB bằng (sơ đồ bên dưới) M L M L = z AB G = z AB AB G.I P .I P AB Trong đó:
Mz - mômen xoắn (hằng số trên chiều dài LAB) d 4 I =
mômen quán tính cực của mặt cắt ngang. p 32
Nếu chúng ta xác định được Mz, LAB, Ip và đo được AB thì có có thể suy ra G 14
Dụng cụ đo modun đàn hồi trượt
Mẫu thí nghiệm (1) là 1 thanh có tiết diện tròn một đầu được kẹp chặt vào ngàm,
đầu kia cho vào ổ bi (bạc đạn) (2) có thể xoay tự do được, bên ngoài có 1 đầu thừa để gắn một
thanh ngang (3) để treo các quả cân tạo ra momen xoắn Mz. 6.3 MẪU THÍ NGHIỆM
Dụng cụ đo modun đàn hồi trượt
Mẫu thí nghiệm (1) là 1 thanh có tiết diện tròn một đầu được kẹp chặt vào ngàm,
Khi đặt quả cân, thanh chịu xoắn thuần tuý, tại A,B có những góc xoắn A ,B
(góc xoắn tuyệt đối giữa A, B với ngàm) làm cho hai thanh ngang (4) xoay và đầu hai thanh
ngang chuyển vị. Với chuyển vị kế ta đo được chuyển vị A, B và được. A B
A tg A = ;
B tg B = a a từ đó xác định:
AB = A - B
6.4 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
- Thước kẹp; Bộ phận treo cân và các quả cân
- Hai chuyển vị kế chính xác đến 0.01mm
6.5 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
- Đo đường kính do của mẫu suy ra
- Đo khoảng cách b để suy ra cấp tải trọng (quả cân) tối đa đặt vào hệ thống
- Đo khoảng cách LAB và a
- Gắn thanh treo cân vào hệ thống
- Đặt chuyển vị kế chạm vào thanh ngang
- Lập bảng ghi kết quả như sau: Số lần Tải trọng
Số đọc trên chuyển vị kế (x 10 -2mm) Lực Số gia A B P(kG) P(hằng Số đọc Hiệu số Số đọc Hiệu số số) P0 Ao…………. Bo 1 P1 P=P1 -Po A1……………. A1= A1 -Ao B1 B1= B1 -Bo 2 P2 P=P2-P1 A2……………..
A2………………… B2
B2………………… 3 P 3 P=P3-P2 A3…………….
A3………………… B3…………
B3………………….. 4 B4 5 . . ………….. ………... B5 . 6 . 15
6.6 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
- Xem trọng lượng của móc treo và thanh ngang (3) là tải trọng ban đầu P0, đọc A0, B0 trên 2
chuyển vị kế (có thể điều chỉnh các số đọc là 0)
- Đặt 1 quả cân 1kG vào móc treo (tức P1 = P0 + P = P0 +1kG) đọc các số đọc A1, B1 tương ứng.
- Lần lượt đặt thêm một quả cân 1kG vào móc treo và đọc các số đọc tương ứng.
6.7 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
- Mô men xoắn: Mz = P.b
- Tính trung bình của hiệu các số đọc trên chuyển vị kế A B i A = i ; B = tb tb n n
- Góc xoắn trung bình tại mặt cắt A và B : A = tb ; B = tb A,tb B,tb a a
- Góc xoắn trung bình tương đối giữa A và B là : = − tb A,tb B,tb M .L
- Mô đun đàn hồi G xác định như sau: G = z AB I . P tb
- Theo số liệu đo được vẽ đường biểu diễn quan hệ giữa P và các số đọc Ai và Bi
6.8 NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Nhận xét về sự tuyến tính các số đọc trên chuyển vị kế và tải trọng
(kiểm nghiệm định luật Hooke).
So sánh kết quả G tìm được với G tính theo công thức: E G = hay Gthường LT dùng= 8100kg/mm2 2(1 + )
- Với E, µ có được từ thí nghiệm ta có thể tính Gtd.
(E=200.000N/mm2, =0,3) -Tính sai số phần trăm.
- Nhận xét về sự chính xác của phép đo, dụng cụ đo và phương pháp tính. 16 BÀI 7
ĐO CHUYỂN VỊ THẲNG VÀ GÓC XOAY
CỦA DẦM CHỊU UỐN NGANG PHẲNG
7.1 MỤC ĐÍCH NGHIỆM
Đo chuyển vị (độ võng) và xác định góc xoay ở một số mặt cắt ngang của dầm chịu uốn
ngang phẳng,từ kết quả đo được so sánh với trị số tính theo công thức lý thuyết để kiểm nghiệm lại công thức.
7.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trường hợp dầm console có độ cứng EIx chịu tác dụng của lực P như hình vẽ P D C B A yC y y D B LB LC LD
Theo lý thuyết chuyển vị của dầm chịu uốn tại B,C,D có công thức tính chuyển vị như sau: PL 3 PL2 PL 2 y = C , y =
C (3L - L ) , y = B (3L - L ) C 3EI D 6EI D C B 6EI C B x x x 2 = PL Và góc xoay tại C: C C 2EI x
Thực nghiệm ta có thể dùng các chuyển vị kế để đo trực tiếp các chuyển vị tại các điểm
B,C và D ở trên dầm,và so sánh với chuyển vị tính bằng công thức lý thuyết ở trên.
Ngoài ra đường đàn hồi của dầm trong đoạn CD là bậc nhất nên có thể tính gián tiếp góc
xoay tại C theo các chuyển vị như sau: y − y = D C C LD − LC 7.3 MẪU THÍ NGHIỆM
Mẫu thí nghiệm là một dầm console thẳng có tiết diện chữ nhật (hay có dạng bất kỳ) như hình bên dưới Đồng hồ đo x D C B A h yB y y C LB b LC ∆P LD 17
7.4 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM -Thước kẹp - Thước dây thép
- Các chuyển vị kế điện tử (mm) - Các quả cân
7.5 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
-Đo kích thước mẫu b,h và khoảng cách LB,LC, LD,
- Đặt các chuyển vị kế tại các vị trí muốn đo B,C,D
- Lực tác dụng đặt tại C
+Lập bảng ghi kết quả. Tải trọng
Số đọc trên chuyển vị kế (mm) Ghi Số p ∆p Tại B Tại C Tại D chú lần (N) (N) Số đọc Hiệu số Số đọc Hiệu số Số đọc Hiệu số Hằng số 1 P0 B1 C1 D1 2 P1 P2-P1 B2 B= C2 C= D2 D= B2-B1 C2-C1 D2-D1 3 P2 P3-P2 B3 … C3 … D3 …. 4 P3 … … … … … … … 5 P4| … … … …. … … … … 6 P5 … … … … B …. C … D …
7.6 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
-Xem trọng lượng móc treo là P0, chỉnh đồng hồ về 0
- Lần lược tác dụng P1, P2, P3,..với mỗi lần gia tải với ∆P là hằng số
- Kiểm soát số đọc bằng sự tuyến tính giữa lực và chuyển vị
7.7 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ
a. Tính các chuyển vị tại B,C,D theo công thức lý thuyết đã cho ở trên
b. Tính trung bình các số đọc bằng thí nghiệm trên chuyển vị kế đã đo ở bảng kết quả D B C D = B = C = tb tb tb n n n
Suy ra độ võng ứng với ∆P hằng số là: yD = ∆Dtb , yC ,= ∆Ctb , yB = ∆Btb 18
c. Tính gián tiếp góc xoay tại C theo công thức lý thuyết và thí nghiệm: y − y = D C C LD − LC
d. Theo số liệu đo được vẽ đồ thị liên hệ giữa lực và các chuyển vị tại B,C,D
Lập bảng so sánh giũa lý thuyết và thực hành Chuyển vị tại B Chuyển vị tại C Chuyển vị tại D Góc xoay tại C Ghi chú (mm) (mm) (mm) Lý thuyết Thí nghiệm Sai số (%)
7.8 NHẬN XÉT KẾT QUẢ
a. Dựa vào đồ thị liên hệ giữa lực và các chuyển vị tại B,C,D
nhận xét sự tuyến tính giữa các số đọc tại B,C,D
b. Tìm và nhận xét các nguyên nhân sai số 19 BÀI 8
ĐO CHUYỂN VỊ CỦA DẦM CHỊU UỐN XIÊN
8.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Xác định phương và chuyển vị toàn phần f của (trọng tâm) dầm console chịu uốn xiên.
Kiểm nghiệm lại với chuyển vị tính theo công thức lý thuyết.
8.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trường hợp dầm consol chịu tác dụng của lực P hợp với trục đối xứng y một góc bằng
thì chuyển vị tại đầu tự do của dầm gồm: (chiếu lên 2 phương)
Tính theo lý thuyết: f x P l 3 O y Pl 3 cos
➢ Chuyển vị theo phương y: f = = y 3EI 3EI x x P l 3 Pl 3 sin
➢ Chuyển vị theo phương x: f = x = x f f y 3EI 3EI y y
Trong đo l: khoảng cách từ điểm đặt lực P đến ngàm , P=P bh3 hb3 I = =
: momen quán tính của mặt cắt ngang đối với trục x và trục y x , I 12 y 12
Chuyển vị tâm 0 của tiết diện là f =
f hợp với phương y một góc với tg = f x . f y
Nếu chúng ta dùng chuyển vị kế để đo trực tiếp các chuyển vị f , f thì có thể xác định được f x y
và , từ đó so sánh với lý thuyết. Chuyển vị kế L Mẫu b 0 Py P h Móc treo quả cân y P x Ngà x y MẪU 8.3 THÍ NGHIỆM P
Mẫu bằng thép có mặt cắt ngang b x h và hệ thống treo cân bố trí như hình vẽ sau:
8.4 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Thước kẹp
Dây dọi kiểm soát phương thẳng đứng Thước đo góc. 20
Tài liệu liên quan:
-
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
25 13 -
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
26 13 -
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
21 11 -
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
20 10 -
Đề cương môn thí nghiệm sức bền vật liệu- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.
19 10