Схема испытания образца приведена на рис. 2.9. Образец в виде консольного бруса имеет диаметр d = 10 мм и длину рабочей части l = 200мм.Плечо пары сил составляет h = 600мм.
Рис. 2.9. Образец для испытания на кручение
Для измерения угла закручивания образца в данной работе используется оптический прибор Мартенса (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Оптический прибор Мартенса
На образце 1, угол поворота которого нужно определить, установлена струбцина 2 с зеркалом 3. На расстоянии L = 1,2 мм от зеркала установлена линейка 4 и источник света 5. В начальный момент (до деформации образца) луч падает на зеркало под углом α к нормали I и после отражения под тем же углом (угол падения равен углу отражения), что позволяет сделать на линейке отсчет n 0. После нагружения образца крутящим моментом его торцевое сечение, а также зеркало, повернется на угол j. Теперь угол падения и угол отражения составит j + a (нормаль II), а на
| линейке появится отсчет n i. Ввиду того, что расстояние L значительно | |||||||||
| превышает D n (разницу между отсчетами n i и n 0), можно принять: | |||||||||
| D ni = ni - n 0= L ×2× j, | i =1, 2, 3, 4. | (2.29) | |||||||
| Откуда получаем угол закручивания | |||||||||
| j | = | D ni | |||||||
| i | 2 × L . | (2.30) | |||||||
Порядок выполнения лабораторной работы. Занести в журналгеометрические параметры образца и лабораторной установки. Снять отсчет оптического угломера Мартенса (n 0) для ненагруженного образца (M Z = 0). Провести нагружение образца с помощью гирь. Уровни нагрузок составляют 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 Н, для каждого уровня нагрузок записать показания угломера.
Обработка результатов опыта. Определить крутящий момент
M Z = P × h;приращение показаний угломера
| D ni = ni - n 0 | (2.31) |
и вычислить угол закручивания на каждой ступени нагружения. Полученные данные позволяют построить и проанализировать
зависимость M Z - j. Для определения модуля сдвига G необходимо вычислить среднее приращение угла закручивания D j между каждыми ступенями нагружения на D M Z силой D P = 2,0 H. По формуле (2.28) определить величину модуля сдвига G, подставив вместо M Z и j – D M Z и D j. Полученные данные о модуле сдвига занести в лабораторный журнал и сравнить со справочными данными.
Контрольные вопросы
1. Вид нагружения бруса, называемый кручением.
2. Внутренний силовой фактор, возникающий в поперечном сечении бруса при кручении.
3. Деформации, которые испытывает образец при кручении.
4. Определение угла закручивания при кручении.
5. Определение и распределение касательных напряжения при кручении бруса круглого поперечного сечения.
6. Точки круглого сечения, в которых касательные напряжения максимальны. Их определение.
7. Понятие модуля сдвига. Запись закона Гука при сдвиге.
8. Величины, которые нужно определить из опыта на кручение, чтобы вычислить модуль сдвига материала.
9. Вычисление полярного момента инерции и полярного момента сопротивления для круглого сечения. Единицы, в которых они выражаются.
