Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабы сапромат / Laboratornaya_rabota_3_OPREDELENIE_MODULYa_SDVIG

.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
04.03.2016
Размер:
95.23 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

учреждение образования

«Барановичский ГОСУДАРСТВЕННый университет»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ сдвига

Барановичи

БарГУ

2008

Лабораторная работа №3

Определение модуля сдвига

Цель работы: Экспериментально определить значение модуля сдвига и сравнить его с табличным.

Теоретическая часть

Модуль сдвига G или модуль второго рода характеризует жёсткость материала, его способность сопротивляться угловым деформациям. Согласно закона Гука

(1)

где γ – угол сдвига (угловая деформация), рад;

τ – касательное напряжение, МПа.

Модуль сдвига определяют по углу закручивания стержня круглого или кольцевого сечения по формуле

, МПа (2)

где Т – крутящий момент, Нм;

l – длина стержня, м;

 – угол закручивания, град;

IP – полярный момент инерции сечения, м4.

Для круглого сечения

(3)

где d – диаметр стержня, м.

Для кольцевого сечения

(4)

где с = d/D – отношение внутреннего диаметра к наружному.

Модуль сдвига связан с модулем продольной упругости Е следующей зависимостью:

(5)

где  – коэффициент поперечной деформации.

Испытательная установка и образец

Образец для определения угла закручивания изготавливают из стали цилиндрической формы (см. рис. 1).

Рис. 1. Образец для испытания на кручение

Левая головка имеет квадратное сечение для закрепления в опоре. Правая головка имеет цилиндрическую форму. В торце ее выполнено шестигранное отверстие, в которое вставляется динамометрический ключ. К наружной цилиндрической поверхности с помощью хомутика крепится стрелка.

Образец крепится в опоре 1 с помощью накладки 2 и гайки-барашка.

Рис. 2. Установка для определения угла закручивания

Опора крепится к столу винтами 8. Опора 4 имеет ролики для снижения трения между образцом 3 и опорой. Образец закручивают динамометрическим ключом 5. Угол закручивания определяют по углу поворота стрелки 7 относительно транспортира 6. Установка изготовлена студентом БарГУ Кадевичем В.Е.

Порядок проведения испытаний

1. Измерить образец. В длину образца включается только проточенная часть без головок, так как там он имеет значительно большее поперечное сечение и практически не влияет на угол закручивания. Точность измерения 1 мм. Диаметр образца круглого сечения измеряют в трёх местах (вблизи, краёв, но не на сварке и посередине), с точностью до 0,1 мм и берут среднее значение. У образца кольцевого сечения в торце замеряют с точностью до 0,1 мм, наружный и внутренний диаметры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а также толщину стенки. Определяют средние значения диаметров и сравнивают их с толщиной стенки. В случае несоответствия размеров измерения повторяют.

2. Закрепить к столу опору 1 с помощью винтов 8.

3. Поставить на стол опору 4.

4. Вставить образец 3 в опору 1.

5. Закрепить на образце стрелку 7.

6. Закрепить образец 3 в опоре 1 с помощью накладки 2.

7. Вставить динамометрический ключ в паз образца.

8. Приложить необходимый момент к динамометрическому ключу и определить значение угла закручивания образца.

9. Записать значения момента и угла закручивания.

10. Повторить опыт при следующем значении момента и т.д.

11. Значения моментов и углов поворота сечений записать в таблицу.

12. После окончания испытаний установку разобрать.

Обработка результатов испытаний

1. Вычислить полярный момент инерции сечения по формуле (3) или (4).

2. По формуле (2) определить экспериментальное значение модуля сдвига, для трёх разных значений момента, по среднему значению угла закручивания.

3. Определить среднее значение модуля

4. Сравнить Gcp c теоретическим (для стали G = 8·104МПа) и определить погрешность

.

Форма отчета

Лабораторная работа № 3

Тема:

Цель работы:

1. Эскиз образца.

2. Результаты вычислений полярного момента инерции и значений модуля сдвига. Модуль сдвига вычисляют по среднему значению угла закручивания.

3. Результаты испытаний и подсчётов внести в таблицу

п/п

Значение момента, Нм

Угол закручивания, град

Модуль сдвига, МПа

1

1

2

3

ср

2

1

2

3

ср

3

1

2

3

ср

4. Определяют погрешность в определении G.

Контрольные вопросы

1. Какое свойство материала характеризует модуль сдвига?

2. До какого предела величина деформации следует закону Гука?

3. У какого материала — стали или медиугол сдвига больше при прочих равных условиях, если модуль сдвига стали в два раза больше, чем меди?

4. Зависит ли модуль сдвига от длины образца?

5. Зависит ли модуль сдвига от диаметра образца?

6. Напишите формулу для определения модуля сдвига.

7. Напишите зависимость модуля сдвига от модуля продольной упругости и коэффициента поперечной деформации.

8. Как перевести значение угла из радиан в градусы?

Методические указания разработал:

к.т.н., доцент Летковский Л.И.