ВВЕДЕНИЕ. 1.1. Положения техники безопасности

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 6

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА.. 8

1.1. Положения техники безопасности. 8

1.2. Общие методические указания. 8

1.3. Правила оформления лабораторных работ. 9

1.4. Оценка погрешности измерений. 11

1.5. Защита лабораторных работ. 11

2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ И СРЕДСТВАХ ИСПЫТАНИЙ 12

2.1. Машины для испытания материалов. 12

2.2. Измерение деформаций и перемещений. 12

2.2.1. Стрелочный индикатор (прогибомер) 13

2.2.2. Рычажный тензометр (ТР) 14

2.2.3. Оптический тензометр. 16

2.2.4. Электрические тензометры.. 16

3. УЧЕБНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ... 19

3.1. Лабораторная работа №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ.. 19

3.1.1. Диаграмма деформирования материала. 19

3.1.2. Постановка эксперимента. 22

3.1.3 Обработка результатов эксперимента. 23

Вопросы для самоконтроля. 24

3.2 Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ модуля упругости и коэффициента Пуассона 26

3.2.1 Теоретические положения. 26

3.2.2 Схема эксперимента. 26

3.2.3 Настройка эксперимента. 27

3.2.4 Порядок проведения испытаний. 29

3.2.5 Обработка экспериментальных данных. 29

Вопросы для самоконтроля. 30

3.3 Лабораторная работа № 3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРУЧЕНИЯ ВАЛОВ.. 31

3.3.1 Теоретические положения. 31

3.3.2 Схема эксперимента. 32

3.3.3 Настройка имитатора. 33

3.3.4 Порядок проведения эксперимента. 35

3.3.5 Обработка экспериментальных данных. 35

Вопросы для самоконтроля. 36

3.4. Лабораторная работа № 4

ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ БАЛКИ.. 37

3.4.1. Схема эксперимента. 37

3.4.2. Настройка эксперимента. 38

3.4.3. Порядок проведения работы.. 38

3.4.4. Обработка экспериментальных данных. 40

Вопросы для самоконтроля. 41

3.5. Лабораторная работа № 5

КОСОЙ ИЗГИБ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ БАЛКИ.. 43

3.5.1. Теоретические положения. 43

3.5.2. Схема эксперимента. 44

3.5.2. Настройка эксперимента. 46

3.5.3. Порядок проведения испытаний. 46

3.2.4. Обработка экспериментальных данных. 46

Вопросы для самоконтроля. 48

3.6. Лабораторная работа № 6

УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕРЖНЯ БОЛЬШОЙ ГИБКОСТИ.. 49

3.6.1. Теоретические положения. 49

3.6.2. Настройка эксперимента. 50

3.6.3. Порядок выполнения эксперимента. 52

3.6.3. Обработка экспериментальных данных. 52

Вопросы для самоконтроля. 53

3.7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.. 54

3.7.1. Схема эксперимента. Общие положения. 54

3.7.2. Порядок выполнения эксперимента. 55

3.7.3. Обработка экспериментальных данных. 56

Вопросы для самоконтроля. 57

ЛИТЕРАТУРА.. 58

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 59

Приложение А. Оценка погрешности измерений. 60

Приложение Б. Машина для испытаний конструкционных материалов УТС 110-50.01. 64

Приложение В. Двутавры стальные горячекатаные по ГОСТ 8239-89. 69

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Лабораторные работы являются обязательной и чрезвычайно важной составной частью учебного процесса для активного и успешного освоения теории дисциплины «Сопротивление материалов».

Работа в лаборатории способствует практическому закреплению лекционного материала по важнейшим разделам курса, развивает у студента навыки научного экспериментирования, исследовательский подход к изучению дисциплины. Лабораторный практикум является стимулом, способствующим запоминанию и пониманию основных процессов и явлений науки о прочности.

Выполнение лабораторных работ позволяет студентам познакомиться с методикой проведения экспериментов по определению механических свойств различных материалов и наиболее наглядно представить себе деформированное и напряженное состояние нагружаемого объекта. Одновременно с этим студенты впервые знакомятся с современными экспериментальными методами и средствами определения параметров напряженно – деформированного состояния элементов конструкций.

Современная экспериментальная составляющая науки о прочности предусматривает проведение ряда испытаний.

Учебные лабораторные работы, предусмотренные программой по изучению сопротивления материалов, можно подразделить на две группы.

К первой группе относятся работы, в процессе проведения которых определяются количественные значения характеристик механических свойств различных материалов. Исследование свойств конструкционных материалов, получение их механических характеристик составляет одну из главных задач экспериментальной науки о прочности. Поскольку без знания физических свойств материала, его способностей сопротивляться действию внешних сил не может быть выполнены теоретические расчеты. Определение механических свойств материалов производится на стандартных образцах, подвергающихся различным видам деформирования в соответствии с утвержденными нормативными документами.

Вторая группа состоит из работ, посвященных опытной проверке ряда теоретических положений и зависимостей сопротивления материалов. Проведение тщательно спланированных опытов позволяет установить точность расчетных исследований, границы применимости теоретических положений и обеспечивает правильность назначения запасов прочностной надёжности.

Знакомство с решением этих задач, а также изучение современных методов и средств экспериментального исследования прочностных характеристик материалов и элементов конструкций и обработки полученных экспериментальных данных составляют предмет лабораторного практикума.

Предлагаемый студентам лабораторный практикум по сопротивлению материалов содержит краткое изложение теоретического базиса и предпосылок, порядок выполнения лабораторных работ и обработки результатов наблюдений. Для каждой работы приводится описание объекта исследования и используемого оборудования, схемы эксперимента и список контрольных вопросов для подготовки к защите результатов лабораторных работ.

Отличительной особенностью данного лабораторного практикума по сопротивлению материалов является использование двух форм реализации эксперимента:

- физического эксперимента на универсальной испытательной машине для испытания конструкционных материалов УТС 110-50.01;

- виртуального эксперимента с использованием программного комплекса Columbus 2007/ Columbus 10, имитирующего прочностные испытания на ПЭВМ.

Использование последнего обусловлено несколькими причинами: во-первых, возможностью проведения лабораторного практикума на филиалах, где отсутствует физическая испытательная база; во-вторых, совместное проведение реальных испытаний одного образца для всей группы и индивидуальных виртуальных испытаний для каждого студента открывает новые методические возможности при изучении дисциплины «Сопротивление материалов».

В результате выполнения лабораторных работ студент должен:

· Знать:

- важнейшие механические характеристики материалов;

- основные методы и средства экспериментального исследования прочностных характеристик материалов и элементов конструкций;

· Уметь:

- проводить простейшие экспериментальные исследования прочностных характеристик материалов и элементов конструкций;

· Владеть навыками:

- работы с экспериментальным оборудованием и измерительной техникой при проведении экспериментальных прочностных исследований;

- корректной обработки экспериментальных данных.