Шымкент - 2008 ж

 

 

ӘОЖ 620.178.3

КБЖ .

 

Құрастырушылар: т.ғ.д., профессор Айнабеков А.И.

т.ғ.д., профессор Арапов Б.Р.

 

«Материалдар кедергісі» және «Инженерлік механика» пәндерінен 050708, 050713, 050724, 050729 мамандықтары бойынша оқитын студенттер үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар. Шымкент М.Ауезов атындағы ОҚМУ, 2008 - 53 бет.

 

Әдістемелік нұсқаулар оқу жоспарының және «Материалдар кедергісі», «Инженерлік механика» пәндерінің бағдарламаларының талаптарына сай құрастырылған және курстың зертханалық жұмыстарын орындау үшін қажетті барлық мәліметтерді қамтиды.

 

Әдістемелік нұсқауда қамтылған лабораториялық жұмыстарға, қысқаша теорилық мағлұматтар мен қоса лабораториялық жұмыстарды орындау және қорытындысын өңдеу тәртібі туралы жұмыстың толық мазмұны мен түсініктемелер келтірілген.

 

Пікір жазғандар:

Халықаралық әлеуметтік техникалық

университетінің профессоры, ф.-м.ғ.д., М.Д.Шыныбаев

М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Техникалық институтының

директорының орынбасары, т.ғ.д., доцент Ұ.С.Сүлейменов

 

Әдістемелік нұсқау «Қолданбалы механика» кафедрасының мәжілісінде қарастырылды және баспаға ұсынылды (№ _13 хаттама «13» ақпан 2008 ж)

Техникалық институтының комиссиясы қолдануға рұқсат етті

(№ _6_хаттама «_20_»_ақпан_2008 ж)

 

 

Баспаға М.Ауезов атындағы ОҚМУ-нің Әдістемелік Кеңесі ұсынған

№ ___ хаттама «____» _____________ 2008ж.

 

© М.Ауезов атындағы Оңтүстік Казахстан мемлекеттік университеті, 2008

 

 

Шығаруға жауапты профессор Б.Р.Арапов.

КІРІСПЕ

Техникалық жоғарғы оқу орындарында жоғарғы білімді бакалавр мамандарын дайындауда «Материалдар кедергісі» пәнін оқып үйренудің зор маңызы бар. «Материалдар кедергісі» пәнінің тәсілдерін жете меңгерген студенттер білім деңгейі жоғары болып, машиналар мен конструкциялардың жұмыс істеу ерекшеліктеріне байланысты терең талдау жасай алатындай және олардың беріктігі мен төзімділігін бағалайтындай қабілетті игеріп, болашақта өз мамандығын атқару барысында сауатты инженер екенін көрсете алады.

Жоғарғы оқу орындарындағы жүйеге сай пән туралы жаңа ұғымдар мен теориялық өрнектерді қорытып шығару лекциялық сабақтар үстінде атқарылса, ал өндірісте кездесетін машиналар мен қүрылым элементтерін есептеу практикалық сабақтарда шыңдалып пысықталады.

«Материалдар кедергісі» пәнінің оқу бағдарламасы бойынша лекция және практикалық сабақтармен қатар лабораториялық жұмыстарды орындауға ерекше мән беріледі.

Лабораториялық сынақтар материалдардың механикалық және кейбір физикалық қасиеттерін тікелей анықтауға мүмкіндік береді. Лабораториялық жұмыстарды орындау барысында студенттер сынақтарды орындау үшін қажет техникалармен, аспаптармен, құрал - саймандармен, приборлармен жұмыс істеуді және оларды дұрыс пайдалана білуді игереді, сынақ жасау тәсілдерін үйреніп меңгереді. Лабораториялық тәжірибелер жасау барысында студенттер лекция сабағында қорытылып алынған теориялық өрнектердің дұрыстығын тексеріп оларды практикада қолдануға болатынына көздерін жеткізеді.

«Материалдар кедергісі» пәнінде оқу жоспарына сай көзделген лабораториялық жұмыстарды тиянақты орындау студенттерге шын мәніндегі жоғарғы білімді маман ретінде қалыптасуына, олардың техникалық - ғылыми ой өрісін кеңейтіп, логикалық талдау жасау қабілетінің артыуына үлкен әсер етеді.

«Материалдар кедергісі» пәнінен келесі лабораториялық жүмыстарды орындау көзделген:

1 - бөлім. Қарапайым деформациялар.

№1 лаб. жұмыс Пластикалық және морт материалдардан жасалған

үлгілерді созуға сынау;

№2 лаб. жұмыс Пластикалық, морт және анизотропты материалдардан

жасалған үлгілерді сығуға сынау;

№3 лаб. жүмыс Пластикалық және морт материалдардан жасалған

үлгілерді қыйуға сынау;

№4 лаб. жүмыс Материалдардың серпімділік қасиеттерін сипаттайтын

түрақтыларын анықтау;

№5 лаб. жұмыс Пластикалық және морт материалдарды бұралуға сынау;

№6 лаб. жұмыс Оралған созылу-сығылу, бұралу серіппелерінің

сипаттамаларын анықтау;
№7 лаб. жүмыс Иілу кезіндегі сырық қимасындағы тік кернеудің таралу

заңдылығын зерттеу;

2 - бөлім. Күрделі деформациялар.

№8 лаб.жұмыс Иілген арқалықтың деформациялануын зерттеу;

№9 лаб. жұмыс Статикалық түрде анықталмаған жақтаулардың

(арқалықтардың) артық байланысындағы

реакцияларын анықтау;
№10 лаб. жұмыс Қиғаш иілуі кезіндегі сырықтағы кернеулер мен

орын ауыстыруларды зерттеу;
№11 лаб. жұмыс Сырықтардың иіліп созылуын зерттеу;

№12 лаб. жұмыс Бойлай сығылған сырықтың орнықтылығын зерттеу;
№13 лаб. жұмыс Біліктердің иіліп бұралуын зерттеу;

№14 лаб.жұмыс Материалдардың соққы күшіне қарсыласуын зерттеу;
№15 лаб. жұмыс Жұқа қабырғалы сосудтардың ішкі қысым әсерінен

деформациялануын зерттеу;
№16 лаб. жұмыс Материалдарды төзімділікке сынау тәсілімен танысу.

Осы нұсқауда қарастырылған лабораториялық жұмыстарды іріктеп орындау арқылы «Қолданбалы механика» және «Инженерлік механика» пәндерінің лабораториялық сабақтарын-да жүргізуге болады.

 

Ұсынылып отырған әдістемелік нұсқау «Қолданбалы механика» кафедрасының 2003, 2004, 2005 жылдарда жарыққа шығарған лабораториялық жұмыстар жинағы негізінде дайындалғанына қарамастан, іріктеліп алынған барлық лабораториялық жұмыстардың мазмұны толығымен қайта жазылды, бұл орайда соңғы жылдарда қалыптасқан техникалық атаулар мен оқу лабораториясының кәзіргі мүмкіндіктері де ескерілді.

№l. Зертханалық жұмыс. Пластикалық және морт материалдардан жасалған үлгілерді созуға сынау.

Болаттан жасалған үлгіні созуға сынау.

Жүмыстың мақсаты: Көміртекті жұмсақ болаттың созылу диаграммасын тұрғызып оның негізгі механикалық қасиеттерін анықтау.

Сынақ қондырғысы мен сыналатын үлгі.

Бұл сынақты орындау үшін жүк түсіру қабілеті 100 кН және одан да жоғары болатын кез-келген сынақ қондырғысы жарайды. «Қолданбалы меха­ника» кафедрасының лабораториясында орнатылған осындай ГРМ-1А қондырғысы бар. Бұл қондырғының сынақ барысында сыналатын үлгіге әсер етуші күш пен оның деформациясы арасындағы байланысты көрсететін графикті, яғни үлгінің созылу диаграммасын, қағазға жазып беретін тетіктері бар.

Сынақты орындау үшін материалдан арнайы үлгі жасалынады. Осындай үлгінің кескіні мен өлшемдері 1 - сурегте көрсетілген. Бұл өлшемдер және үлгіні жасау кезіндегі дәлдік деңгейі, үлгі бетінің тегістігі, сынақ өткізетін мезгілде қолданыстағы Мемлекеттік стандарттың талаптарына сай болуы шарт. Бүл шарттар орындалмаған жағдайда сынақ өткізген кісі заң алдында жауап береді.

 

Сынақ жүргізудің алдындағы және үлгі үзілгеннен кейінгі оның өлшемдері 0,05 мм дәлдіктегі штангенциркуль арқылы өлшеніп 1 - кестеге енгізіледі.

1- кесте

Мұндағы — үлгінің бастапқы ұзындығы, ол үлгінің цилиндр тәріздес

бөлігін қамтиды да = 100 мм -ге тең болады. Осы ұзындыққа тең етіп,

сынақ алдында, үлгі бетіне штангенциркульдің көмегімен белгі жасалынады;

- үлгінің сынақтан кейінгі ұзындығы;

d₀ - үлгінің сынаққа дейінгі бастапқы диаметрі;

d₁ - үлгі үзілген жердегі ең жінішке қимасы - мойыншаның диаметрі.

Сынақты жүргізу және нәтижесін өңдеу тәртібі.

Өлшемдері өлшеніп белгі салынған үлгі сынақ қондырғысының ілгектеріне орнатылады. Ол үшін үлгінің бұрандалы екі ұшына беті сфера тәріздес болып келетін қалпақшалар бұрап кіргізіледі. Қалпақшалар үлгімен бірге қондырғының ілгектеріндегі ойықтарға орна­тылады.

Одан әрі сынақ қондырғысы іске қосылады да үлгіге күш түсіріледі. Күш жылжымалы ілгектің 4...6 мм/мин жылдамдықпен қозғалуы арқылы түсіріледі. Сынақ үлгі үзілгенге дейін жүргізіледі. Үлгіні сынау барысында қондырғының график жазу тетігі үлгінің созылу диаграммасын ізме-міз жа-зып отырады. Үлгі үзілген мезгілде қондырғы тоқтатылады. Осы мезгілде қондырғының күш өлшегіш шкаласында ең үлкен күшті көрсетіп тұратын стрелка сынақ кезінде алынған диаграмманың ең үлкен күшіне тең, яғни F^max - күшінің тұсында қалып қояды, ол күштің мәні 2 - кестеге жазылып алынады.

2 – кесте

Fmax, кН	Fа, кН	Fпц, кН

 

 

 

Сынақ қондырғысы жазып берген созылу диаграммасы 2 – суретте кескінделген. Пластикалық жұмсақ болат үлгінің созылу диаграммасы төрт ерекше бөліктерден тұрады, олар:

О₁ В - пропорционал аралық Гук заңы орындалады да, бүл аралықта аралық соңына Ғ_пц - күші сай келеді;

ВС - материалдың аққыштық қасиеті байқалатын аралық оған Ғ_а күші сай келеді; СЕ - материалдық деформация әсерінен шыңдалуы, Е - нүктесінде күш ең үлкен мәнге еге болады;

ЕД - үлгінің бетінде мойынша пайда болып материалдың қирауы.

Сынақ қондырғысы жазып берген диаграмманың ОБ аралығы қисық сызықты болып келеді, ол қондырғының диаграмма жазу тетігіндегі саңлаулар болуының әсерінен. ВБ түзуін төмен қарай соза отырып О₁ -нүктесінің орнын табуға болады, яғни O₁ B түзуі шын мәніндегі пропорционал аралық болып табылады.

Созылу диаграммасының абсцисса өсінен Е нүктесіне деиінгі ара қашықтығы, күш өлшепштегі F^max күшіне тең екені мәлім, олай болса, күш координатының нақты масштабын, яғни ордината өсінің масштабын келесі өрнектен табамыз.

 

анықталған масштабты пайдаланып

 

 

және

 

 

екенін анықтаймыз. Алынған мәндерді 2 - кестеге енгіземіз.

Енді сыналған материалдың беріктік қасиеттерін анықтауымызға болады, олар:

 

 

- пропорционал шек деп аталады.

 

- аққыштық шек деп аталады.

 

- беріктік шек деп аталады.

Осы анықталған үш тік кернеу материалдың беріктік қасиетін сипаттай-ды. Үлгі толық үзілгеннен кейін оның бөліктерін қондырғы ілгектерінен ажыратып алып, бұрандалы қалпақшаларды шығарып тастаймыз. Үлгінің екі бөлігін үзілген беттері арқылы түйістіріп тұрып үлгі бетіндегі бастапқы жасалған белгілердің ара қашықтығын, яғни үлгінің үзілгеннен кейінгі ұзындығын - ді өлшейміз . Осы қалыпта мойыншаның диаметрін өлшеп аламыз. Ол үшін мойыншаның диаметрін бір - біріне перпендикуляр екі бағытта өлшеп олардың орташа мәнін d₁ – мәні ретінде қабылдаймыз. Өлшенген шамаларды 1 - кестеге енгіземіз.

Материалдың пластикалық қасиеттерін сипаттайтын шамаларды анықтаймыз олар:

 

- үлгінің қалдық салыстырмалы үзаруы.

- үлгінің ауданының жіңішкеруі;

 

Материалдың беріктік және пласттеалық қасиеттерінің жиынтығы оның механикалық қасиеттеріне жатады. Мысалы, болаттан жасалған бұйымдар үшін олардың осы қасиеттері сертификат ретінде материалды жасаған заут шығарылған бұйымдармен бірге береді.

Морт материалдар үшін оның пластикалық қасиеттерін сипаттайтын шамалары (z, ) өте аз не нөлге тең болады.

Пластикалық материалдар үшін оның қимасындағы тік кернеудің шамасы аққыштық шегіне жетсе, олар қирады деп есептелінеді, сондықтан осындай материалдар үшін мүмкіндік кернеу олардың аққыштық шегі арқылы келесі өрнекпен анықталады:

 

бұл жерде n_аш= 1.5, беріктік қоры коэффициенті деп аталады.

Бақылауға арналған сұрақтар:

1. Материалдың механикалық қасиетін қандай шамалар сипаттайды?

2. Пропорционал шек, аққыштық шек және беріктік шек дегендеріміз не, олар қалай анықталады?

3. Материалдың беріктік қасиетін қандай шамалар сипаттайды?

4. Материалдың пластикалық қасиеттерін қандай шамалар сипаттайды?

 

5. Үлгінің созылу диаграммасы дегеніміз не, және ол қандай ерекше бөліктерден тұрады?

6. Созылу диаграммасы қалай өңделеді, яғни

қалай анықталады?

7. Кейбір материалдар не себепті морт деп аталады?

8. Материалдың механикалық қасиеттері не үшін анықталады?

 

№2 Зертханалық жұмыс. Пластикалық, морт және анизотропты материалдардан жасалған үлгілерді сығуға сынау.

Болаттан, шойыннан (дюралюминиден) және ағаштан жасалған үлгілерді сығуға сынау.

Жұмыстың мақсаты: Пластикалық морт және анизотропты материалдардың үлгісін сығуға сынау арқылы олардың механикалық қасиеттерін анықтау.

Сынақ қондырғысы мен сыналатын үлгілер.

Бұл сынақты орындау үшін жүк түсіру қабілеті 250 кН және одан да жоғары болатын кез-келген пресс қолданылады. Кафедра лабораториясында осы талапқа сай келетін П-50 (500 кН), П-125 (1250 кН) престері бар. ГРМ-1А қондырғысын - да пресс ретінде пайдалануға болады, ал бұл қондырғының бір ерекшелігі үлгілердің сығылу диаграммаларын жазып беретін тетігі бар.

Сығуға сынақ жүргізу үшін әртүрлі материалдардан әр түрлі үлгілер жасалады, олар 3 - суретте (а,б) кескінделген.

Болат, дюралюмни сияқты металдардан 3(a) - суретте кескінделген үлгілер жасалады. Бүл жерде һ₀ = 30 mm, d₀ = 20 мм. Ал ағаштан 3(6) -суреттегідей үлгілер дайындалады.

Жасалатын үлгілердің барлығы сынақ өткізетін мезгілдегі пайдаланылатын Мемлекеттік стандартқа сай орындалады. Стандарт талаптарына сай келмейтін үлгілер мен орындалған сынақтар жарамсыз деп табылады.

 

Сынақты жүргізу тәртібі.

Сыналатын үлгілер престің жылжымалы және жылжымайтын табақшаларының ортасына орналастырылады да сығушы күш түсіріліеді. Егер сынақ ГРМ-1А қондырғысында жүргізілетін болса үлгінің сығылу диаграммасы қондырғы көмегімен жазылып алынады. Осындай диаграммалар 4 - суретте көрсетілген.

 

 

Сынақ алдындағы үлгілердің өлшемдері және сынақ қорытындылары кестеге енгізіледі.

3 - кесте

4(a) - суретте болаттан жасалған үлгінің сығылу диаграммасы көрсетілген. Болат үлгі пластикалық материал болғандықтан оны қиратып тастауға болмайды. Сығушы күш көбейген сайын үлгі мыжылып алғашқыда бөшке тәріздес одан әрі дөңгелек пластина тәрізденіп жалпайып деформацияланады. Сондықтан сығылу диаграммасында күштің мәні шексіздікке дейін көбейгенімен үлгі қирамайтыны белгілі, олай болса пластикалық материал

үшш қиратушы күш Ғ^max - ның мәнін анықтаи алмаимыз, яғни бұл материал үшін сығылу кезінде беріктік шегін таба алмаймыз. Осындай материалдардың сығылудағы беріктік шегі шартты түрде созылу кезіндегі беріктік шегіне тең деп алынады.

4(6) - суретінде морт материалдың үлгісінің (шойын, дюралюмини т.с.с.) сығылу диаграммасы кескінделген. Морт материал сығылу кезінде сығушы күш бағытымен шамада 45° бұрыш жасай жарылып сыну арқылы қирайды (уатылып кетеді). Сондықтан морт материал үшін сығуға сынақ кезінде тек беріктік шегін ғана анықтай аламыз, себебі бұл материалдар үшін пропорционал және аққыштық күштері болмайды.

4(в) - суретінде ағаш үлгінің сығылу диаграммасы кескінделген. Бұл арада 1 - диаграмма үлгіні талшық бойымен сығу арқылы, ал 2 - диаграмма материалдың талшығына перпендикуляр бағытта сынау арқылы тұрғызылған. Бұл суреттен көрініп тұрғанындай ағаштан жасалған үлгінің механикалық қасиеті сығушы күштің бағытына байланысты болады екен. Ағаштың беріктігі талшық бағытымен сынағанда оның көлденең бағыттағы беріктігінен әлдеқайда үлкен екені көрініп тұр.

Осындай материалдар анизотропты материалдар деп аталады. Яғни ағаш үшін біз екі беріктік шегін анықтаймыз. Олар: талшық бағытындағы және талшыққа көлденең бағыттағы қасиеттерін сипаттайды.

Сынақ қорытындысы мен материалдардың анықталған механикалық қасиеттерінің сипаттамалары 3 - кестеге енгізіледі.

 

Бақылауға арналған сұрақтар:

1. Болаттан жасалған үлгі қандай матеркалға жатады және осындай материал үшін сығу кезінде қандай сипаттамасын анықтауға болады?

2. Шойын, дюралюмини сияқты материалдар қандай материалдар деп аталады жэне неге, олар үшін қандай сипаттамасын анықтай аламыз?

3. Пластикалық және морт материалдардың қирау ерекшеліктерін айтып беріңіз.

4. Кейбір материалдар неге анизотропты деп аталады?

5. Материалдарды сығуға сынау қандай қажеттіліктен туындайды?

6. Сыналған материалдардан басқа платсикалық, морт және анизотропты қасиеттерге еге материалдарды атаңыз.

№3 Зертханалық жұмыс. Пластикалық және морт материалдардан жасалған үлгілерді ығысуға сынау.

Болаттан жасалган үлгілерді ығысуға (қыйуға) сынау.

Жұмыстың мақсаты: Ығысу деформациясына ұшырайтын материалдар үшін қыйылуға беріктік шегін анықтау.

 

Сынақ қондырғысы мен сыналатын үлгілер.

Сынақты орындау үшін жүк түсіру қабілеті 10СМ-500 кН болатын пресс

қажет болады. Бұл ретте П-50 немесе П-250 престерін (сығушы қондырғысын)

пайдалануға болады.

Үлгіні қыйуға сынау үшін 5 - суретте кескінделген арнайы сайман қолданылады.

Сайман құрамына оның кор­пусы (1), пуансон (2) кіреді. Корпуспен пуансонды бірдей кесіп өтетін арнай тесіктер жасалған. Бүл тесіктердің диаметрі әртүрлі болып келеді де, оларға үлгі (3) орналастырылады (5 - суретте тек бір ғана тесік көрсетілген).

Суретте кескінделгендей етіп қүрастырған сайман сыналатын үлгімен бірге сығушы престің табақшалары арасына орналасты­рылады.

 

5 – Сурет.

Жұмысты орындау тәртібі.

Сынақ пресінің көмегімен сайманның пуансонына сыгушы күш түсіріледі. Ол күштің іпамасы пресстіц (машиііаііыц) күш - өлшегіші арқылы бақыланады. Күштің шамасы бірте - бірте арта отырып үлгіні қиып түсуге жеткілікті шамага дейіи көтеріледі. Осы мезгілде үлгі қиылады да күштің шамасы /^/1шх-га жетеді.

Сайманның ерекшелігіне байланысты үлгі екі жазықтықтан қиылып 6-суретте кескінделгендей үш бөлікке бөлінеді.

 

Қиылған бөліктердің тепе-теңдігінен қимадағы көлденең күш

 

екені көрініп түр.

 

Олай болса сығылған материалдың қиылудағы беріктік шегі тең болады:

 

 

6 – Сурет.

 

Бүл өрпек бойынша қима бетіндегі жанама кернеу біркелкі таралады деп есептеледі.

Олай болса осы материалдың мүмкіндік жанама кернеуі келесі өрнектен анықталады

 

Бақылауға берілген сұрақтар:

1. Жұмыстың мақсаты не?

2. Сынақ өткізуге арпалған сайманның жұмыс істеу принципін айтыңыз.

3. Лабораториялық жұмысты орындау барысын айтыңыз.

4. Қиылудағы беріктік шектің созылу немесе сығылудағы беріктік шектерден айырмасы неде?

5. Машиналар мен құрылымдардың (конструкция) қандай бөлшектерінің қиылу деформациясына ұшырайтынын атаңыз.

№ 4 Зертханалық жұмыс

Материалдардың серпімділік қасиеттерін сипаттайтын тұрақтыларын анықтау.

Жұмыстың мақсаты:Студенттерді болат материалының серпімділік модулін (Е) және Пуассон коэффициентін ( ) тәжірибе арқылы анықтау тәсілімен таныстыру.

Сынақ қондырғысы мен сыналатын үлгі.

Бұл сынақты орындау үшін ЦДМ -5 маркалы үлгіні созыуға (сығуға) арналған машинасы қолданылады. Машинаның жүк түсіру қабілеті 55,0 кН.

Үлгі ретінде болаттан жасалған пластина пайдаланылады, оның өлшемдері 7 - суретте көрсетілген. 7 - суретте көрсетілгеніндей етіп пластина бетіне екі тензорезисторлық сезімтал датчиктер клейленіп жапсырылады.

Оның біріншісі Т₁үлгінің бойына (өсіне) параллель, ал екіншісі Т₂ көлденең орналастырылады.

7 – Сурет.

Сынақты жүргізу және қорытындысын өңдеу тәртібі.

7 - суретте кескінделгендей етіп жиналған үлгі сынақ машинасының ілгектеріне орналастырылады. Бұл орайда машинаның пластина тәріздес, үлгілерді қысып ұстайтын, арнайы ілгектері пайдаланылады. Тензорезисторлық сезімтал датчиктерден шығатын сымдар арнайы розеткалы айырғыш арқылы электронды күшейткіштерге жалғанады.

Үлгіні оның өсі бойымен бағытталған созушы күш арқылы жүктесек деформациаланып бастапқы ұзындығының ұзаратыны және осымен бір мезгілде енінің өлшемінің кішірейетіні белгілі. Үлгінің бойлық деформациясын T₁ датчигі, ал ендік деформациясын Т₂ датчиктері өлшейді.

Тензорезисторлық сезімтал датчиктерден шыққан сигналдар тензокүшейткішке беріледі. Электронды тензокүшейткіш арқылы мыңдаған есе күшейтілген сигналдар өлшегіш приборларға жеткізіледі.

Тәжірибенің қорытындысын енгізу үшін 4 - кестені пайдаланамыз.

 

4 - кесте

Жоғарыдағы тәртіп бойынша құрастырылған қондырғыны 3÷5 мин қыздырамыз (тензокүшейткіш 3÷5 мин қыздыруды қажет етеді).

Үлгіге Ғ =5 кН жүк түсіреміз де осы мезгілдегі Т₁ және Т₂ тензорезисторлардың көрсетулерін 1 - кестеге енгіземіз. Одан кейін күштің шамасы Ғ = 55 кН - ға жеткізіледі де тензорезисторлы датчиктердің көрсетулері тағы да кестеге енгізіледі. Осындай тәсілмен тәжірибе тағы да екі рет қайталанады, қорытындылары кестеге енгізіледі.

Одан әрі тензорезисторлық датчиктердің көрсетулерінің орташа мәні табылады

Үлгіге әсер еткен бойлық күштің орташа мәні АҒ = 50 кН екені

кестеден көрініп түр. Тәжірибе қорытындылары белгілі болғаннан кейін бойлық және ендік деформациялар келесі өрнектер арқылы анықталады:

 

 

 

Бұл жердегі - тензодатчиктің сезімталдық коэффициенті. Оның мәнін оқытушы қабарлайды. Бойлық күшті үлгінің қима ауданына бөлу арқылы тік кернеудің мәнін анықтаймыз.

Бұл кернеу болат үшін серпімділік шегінен төмен болғандықтан Гуктың заңынан материалдың серпімділік модулін табамыз.

Ал Пуассон коэффициенті

Тәжірибеден алынған шамаларды анықтама кестелерде келтірілген мәндермен салыстырыңыздар.

Бақылау сұрақтары:

1. Үлгінің деформациялары қандай аспаптар мен приборларды пайда-лану арқылы анықталады?

2. Сезімтал тензодатчиктердің жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.

3. Гук заңын пайдалануымызға қандай себеп мүмкіндік береді ?

4. Бойлық және ендік деформациялардың таңбалары қандай еді?

5. Материалдың серпімділік қасиеттері үлгінің қима ауданына (өлшемдеріне) тәуелді ме?

6. Материалдың бұл қасиеттері не үшін керек?

№5 Зертханалық жұмыс. Пластикалық және морт материалдарды бұралуға сынау.

Біліктердің бұралу деформациясын зерттеу.

Диаметрі әртүрлі аралықтардан тұратын біліктің бұралу бұрышын анықтау.

Жұмыстың мақсаты: Біліктердің бұралуын сипаттайтын теориялық өрнектердің дәлдігін тәжірибеден тексеру.

Қимасы дөңгелек немесе сақина тәріздес біліктердің серпімді деформа­ция аралығында бұралу бұрышы мен бұраушы момент арасындағы байланыс пропорционал күйінде сақталады. Осы жағдайға сәйкес бұралу бұрышының мәні Гук заңы бойынша келесі өрнекпен анықталады.

мұндағы m_б - бұраушы момент [кН- см];

l - бұраушы момент пен біліктің қатаңдығы тұрақты болатын

аралықтың ұзындығы, [см];

G- біліктің материалының ығысу модулі, [кН/см²];

- қиманың өрістік инерция моменті, [см ].

Егер біліктің қимасы, диаметрі d - ға тең тұтас дөңгелек болса, оның өрістік инер­ция моменті келесі өрнекпен анықталады

d -дөңгелек қиманың диаметрі [см];

G • - көбейтіндісі біліктің бұралуы кезіндегі қатаңдығы деп аталады.

Егер біліктің қатаңдығы әртүрлі (яғни диаметрі әртүрлі) п – аралықтан тұратын болса, ал бұраушы момент пен материалдың ығысу модулі тұрақты болса, ол біліктің толық бұралу бұрышы келесі теориялық өрнекпен анықталады:

Мұндағы l_i - аралықтардың ұзындығы;

— сол аралықтарға сәйкес қималардың өрістік инерция моменттері.

Біздің тәжірибеміздегі үлгі үшін п = 5.

Сынақ үлгісінің кескіні 8 - суретте келтірілген.

 

 

 

 

8 - Сурет

Біліктің бір ұшы сынақ қондырғысының ілгектеріне бекітіледі де, ал екінші ұшына жүктер арқылы бұраушы момент түсіріледі. Біліктің сол жақ ұшы қондырғының қозғалмайтын ілгегіне байланыстырылады да, ол жерге білік өсінен һ - аралығында орналасқан сағат тәріздес индикатор бекітіледі (9 - шы сурет).

Ал біліктің оң жақ ұшы қондырғының жылжымалы ілгегімен байланы­стырылады және сол қимаға формасы "Г" – тәріздес кронштейн бекітіледі. Бұл кронштейннің бір басы біліктің сол жақ ұшында орналасқан индикатордың өлшегіш аяғына тіреледі. Білікке бұраушы момент әсер еткенде біліктің оң жақ ұшы " " - бұрышына бұралады да "Г" - тәріздес кронштейн білікпен бірге өзінің бастапқы орнын өзгертіп 9(6) - суретіндегі 2-ші орынға ауысады. Осы кезде, білік өсінен "һ" - қашықтықта орналасқан, сағат тәріздес индикатордың өлшегіш аяғы кронштейннің ұшымен бірге қозғалып оның қаншаға орын ауыстырғанын -ді өлшейді.

 

" "- бұрышының мәні шексіз кіші шама болғандықтан

 

деуімізге болады. Олай болса тәжірибеден алынатын бұралу бұрышы тең бо-лады. Бұл жерде "һ" – тың мәні «мм» өлшемімен қойылуы керек.

 

9 - сурет. Деформацияны тәжірибеден анықтау тәсілі

 

Ал ол бұрыштың теориялық өрнектер арқылы табылатын мәні тең болады:

 

 

 

 

Жұмысты орындау тәртібі.

Толық құрастырылған сынақ қондырғысы арқылы диаметрі әртүрлі аралықтардан тұратын білікке алғашқыда m₁₁ = 5 кН·см момент түсіреміз де осы мезгілде сағат тәріздес индикатордың көрсетуін п₁₁-ді кестеге жазып аламыз. Одан әрі бұраушы моменттің мәнін m₁₂ = 25 кН·см -ге дейін көтереміз

де индикатордың көрсетуін п₁₂- ні тағы да кестеге енгіземіз. Моменттің мәнін нөлге дейін төмендетіп тәжірибені тағы екі рет қайталаймыз, қорытындысын кестеге енгіземіз. Бұраушы моменттердің және индикатордың көрсетулерінің айырмасын есептейміз.

m₁ = m₁₂ - m₁₁ n₁ = п₁₂- п₁₁,

m₂ = m₂₂ – m₂₁ n₂ = п₂₂ - п₂₁

m₃ = m₃₂ – m₃₁ n₃ = п₃₂ – п₃₁

Оларды да кестеге енгіземіз.

Олай болса, бұраушы моменттің және индикатор көрсетулерінің орташа мәндері тең болады:

 

 

Тәжірибе қорытындыларын енгізетін кесте.

 

5 - Кесте

 

Теориялық өрнектің дәлдігі келесі формуламен табылады:

Бұл шама 5% - тен аспауы керек.

Бақылау сұрақтары:

1. Біліктің бұралуы кезіндегі бұралу бұрышы тэжірибеден қалай анықталады?

2. Біліктің қатаңдығын қандай шамалар сипаттайды?

3. Теориялық өрнекті тексеру үшін біліктің деформациясы қандай болуы керек (серпімді, пластикалық)?

4. Білік қимасындағы бұраушы момент неге тең жэне ол қалай анықталады?

5. Қимасы дөңгелек білік үшін жанама кернеу кандай өрнекпен анықталады?

№6 Зертханалық жұмыс. Оралған созылу-сығылу, бұралу серіппелерінің сипаттамаларын анықтау.

Серіппелердің деформациялануын зерттеу.

Жұмыстың мақсаты: Серіппелердің сипаттамаларын тәжірибеден анықтау және теориялық өрнектердің дәлдігін тексеру.

Сынақ әмбебап столдың арнайы саймандарын қолданып жүргізіледі. Сынақ қондырғысының кескіні 10-суретте көрсетілген.

10-сурет. Сынақ қондырғысының схемасы

Сыналатын серіппелер жэне сынақ жүргізу тәртібі.

Сыналатын серіппелердің сыртқы диаметрі D, ал сымының диаметрі d деп белгілейміз. Олардың сыртқы диаметрлері D - бірдей болады да тікелей өлшеу арқылы анықталады, ал сымының диаметрлері d₁ = 4 мм, d₂ = 5 мм және d₃ = 6 мм болып келеді. Осыған орай олардың орам сандарын - да п₁, п₂ және п₃ тікелей санау арқылы студенттердің өздері анықтайды. Серіппенің орам саны ретінде оның жүктеулі тұрған кезіндегі бір-біріне жанаспай тұрған орамдары алынады.

10 - суретте кескінделгендей етіп құрастырылған қондырғыға жүк ілетін сырға арқылы алғашқы Ғ₁₁= 10 Н жүгі ілінеді де тұғырда орнатылған стрелканың немесе индикатордың көрсетуі кестеге енгізіледі. Одан әрі сырғаға ілінетін жүкті Ғ₁₂ = 40 Н-ға дейін көбейтеміз және оған сәйкес келетін индикатордың көрсетуін кестеге енгіземіз. Сосын сырғадағы барлық жүкті алып тастап тәжірибені тағы екі рет қайталаймыз да қорытындысын кестеге енгіземіз.

Осындай тәжірибені үш серіппеге де жасаймыз, олардың қорытындысын
6 - кестеге жеке - жеке енгіземіз.

6 - кесте

Күш пен серіппелердің ұзаруының орташа мәндерін анықтаймыз:

Олай болса, тәжірибеден алынған серіппенің ұзару [см] тең болады да, ал оның теориялық табылатын мәні келесі формуламен есептеледі:

Бұл жерде D_op = D - d [см], орташа диаметр;

n - серіппенің жүктелген кездегі бір-біріне жанаспай тұрған орамдарының саны.

G = 8·10⁴ кН/см² -ығысу модулі. Теориялық өрнектің дәлдігі келесі формуламен анықталады:

Оның мәні 5% - тен аспаса теориялық өрнек дұрыс деп есептеледі.

Бақылау сұрақтары:

1. Цилиндр тәріздес серіппенің материалы қандай деформацияға ұшырайды?

2. Жұмыстың мақсаты не?

3. Теориялық өрнектің дәлдігі қалай анықталады?

4. Серіппенің ұзаруы қандай шамаларға тәуелді?

5. Серіппенің беріктік шартын жазыңыз.

№7 Зертханалық жұмыс

Иілген арқалықтардың қимасындағы кернеудің таралу заңдылығын зерттеу.

Жұмыстың мақсаты: Арқалықтың иілу теориясының өрнектерін
тәжірибе арқылы тексеру.

Сынақ қондырғысы мен сыналатын үлгі. Бүл сынақты орындау үшін лабораториялық әмбебап стол және оның саймандары қолданылады. Сынақ қондырғысының схемасы 11 – суретте кескінделген.

а) б)

11 - сурет. Сынақ қондырғысы (а) және сыналатын арқалықтың қимасы (б)

Сыналатын арқалық төрт нүктеден күш түсіру арқылы иілетіні 11 -суреттен көрініп тұр.

Осындай тәсілмен жүктелген арқалықтың ортадағы, ұзындығы l,аралығы таза иілуге ұшырайтыны белгілі.

Олай болса арқалықтың дәл ортасында орналасқан п-п қимасындағы тік кернеудің таралуы келесі теориялық өрнекпен анықталады:

бұл жердегі m_и - июші момент, [кН-см];

J_х - қиманың "х" - өсі айналасындағы инерция моменті, [см⁴ ], ол қиманың өлшемдеріне сәикес анықталады;

у - қимадағы кернеуін анықтайтын нүктенің "х" - өсінен қашықтығы, [см].

11 - суреттегі схема үшін

бұл жердегі a -тіректерден күш түсіргіш тиектерге дейінгі ара -қашықтық, оны студенттердің өзі қондырғыдан өлшеп алады. Кернеудің таралу

заңдылығын тәжірибеден анықтау үшін арқалықтың полкасына Т₁және Т₄, ал жақтауына Т₂ және Т₃ тензодатчиктері жапсырылады. Тензодатчиктен шығатын сымдар розеткалы айырғыш арқылы электронды күшейткішке жалғасады. Электронды күшейткіш өлшегіш прибормен қосылады.

Сынақты орындау тәртібі.

Әмбебап столының жүктегіш бұрандасының көмегімен арқалыққа алғашында Ғ₁₁ = 1 кН күш түсіріледі де Т₁, Т₂, Т₃, Т₄ тензодатчиктерінің көрсетулері 7 - кестеге енгізіледі. Одан әрі күштің мәні Т₁₂ = 3 кН шамасына дейін өсіріледі де осы кездегі тензодатчиктердің көрсетулері тағы да кестеге енгізіледі. Тәжірибе үш рет қайталанады.

7 – кесте.

Тензодатчиктер орнатылған нүктелердегі кернеулер тәжрибе қорытындысы бойынша келесі өрнектермен есептеледі:

, , ,

Теориялық және эксперименттік кернеулер барлық нүктелерге есептелгеннен кейін теориялық өрнектің дәлдігі бағаланады.

осы айырма ≤ 5% болса теориялық өрнек қанағаттанарлық деп табылады.

Бақылауға арналған сұрақтар.

1. Қимадағы қауіпті нүктенің орны қайда?

2. Иілген арқалық үшін қиманың қандай түрі тійімді болады?

3. Бейтарап қабат деген не?

4. Бейтарап қабат қайда орналасады?

5. Қимадағы кернеудің таралуы қандай заңдылық?

6. Тензодатчиктер қалай жұмыс істейді?

 

 

№8 Зертханалық жұмыс

Иілген арқалықтың деформациялануын зерттеу.

 

Жұмыстың мақсаты: Арқалықтың деформациясын анықтауға арналған иілу теориясының өрнектерінің дәлдігін тәжрибеден тексеру.

 

Сынақ қондырғысы және сыналатын үлгі.

 

Сынақ қондырғысы (12 – сурет) әмбебап стол. Столдың саймандары арқылы екі тіректі топсалы арқалықты құрастырамыз. Арқалықтың тіректерін «Б», топсалы жылжымалы, және «С», топсалы жылжымайтын, деп белгілейміз. Сыналатын арқалық қимасы төртбұрышты болат сырық, оның қалыңдығы «t» ені «в» бұл шамалардың мәндерін студенттер қондырғыдан тікелей өлшеп алады. Олай болса қиманың өстік инерция моменті келесі өрнекпен есептеледі.

см⁴ мұндағы «в» және «t» мәндері «см» өлшемімен алынады.

 

индикатор И₁ индикатор И₂

 

һ

 

Б В К С

а а а

 

 

12 – Сурет.

t R_Б R_C

 

b

a 2a

 

13 – Сурет.

 

Үлгі тіректерге бекітілгенне кейін ортасы теңдей үш бөлікке бөлініп, «В» қимасына жүк ілетін сырға орнатылыды және арқалықтың иілу мөлшерін өлшейтін И₁ индикаторының аяғы тіреліп тұрады. Келесі «К» қимасына биіктігі һ – қа тең кронштейн қатаң бекітіледі-де оның ұшына екінші индикатордың аяғы тіреліп тұрады. һ – тың мәнін студенттер қондырғыдан өздері өлшеп алады. Үлгінің қимасы мен жүктелу схемасы 13 – суретте көрсетілген.

 

Сынақты жүргізу және қорытындысын өңдеу.

Алдымен «В» қимасындағы сырғаға Ғ₁₁ – жүгі ілініп осыған сәйкес келетін индикаторлардың көрсетулері И₁, И₂ кестеге енгізіледі. Одан кейін жүктің шамасы көбейтіліп Ғ₁₂ – ге жеткізіледі-де индикаторлардың көрсетулері И₁, И₂ тағыда кестеге енгізіледі. Сырғадағы жүктің бәрі түсіріліп сынақ дәл осындай тәсілмен тағы екі рет қайталанады, оның қорытындысы кестеге енгізіледі.

8 – кесте.

№	Ғ, кН	И1	И2	Ғ, кН	И1	И2
	Ғор =	И1ор =	И2ор =

 

Кестедегі толтырылған мәндерге сүйене отырып арқалықтың тәжрибеден табылған деформацияларын келесі өрнектермен есептеп табамыз:

Ал «К» қимасындағы бұрылу бұрышы тең болады.

13 – суреттегі есептеу схемасынан тірек реакциялары тең болады.

Арқалықтың деформацияларын теориялық жолмен табу үшін әмбебап теңдеуді қолданамыз.

Арқалықтың бекіту шарттарынан у₀ = 0, екенін табамыз

Олай болса Z = 2a болғанда «К» қимасындағы бұрылу бұрышын анықтаймыз.

Яғни

 

Ал Z = a болғанда арқалықтың «В» қимасындағы иілу мөлшерін табамыз.

Арқалықтың деформацияларының сынақ арқылы табылған және теориялық өрнектер арқылы есептелінген мәндерін салыстыра отырып айырмасын анықтаймыз, егер ол айырма 5% - дан кем болса теориялық өрнектер дұрыс деп табамыз.

Яғни.

және

шарттары орындалуы керек.

 

Бақылау сұрақтары.

 

1. Арқалықтың деформацияларына қандай шамалар жатады?

2. Деформацияларды тәжрибеден анықтау үшін қандай өлшегіш құралдар қолданылады?

3. Арқалықтың деформациялары неге тәуелді?

4. Арқалықтың деформацияларын есептеуде қандай теориялық өрнектер қолданылады?

5. Арқалықты бекіту шарттары дегеніміз не?

6. Әмбебап теңдеудегі бастапқы параметрлер нені көрсетеді?

 

№9 Зертханалық жұмыс

Статикалық анықталмаған арқалықтың иiлуiн зерiттеу.

Жұмыстың мақсаты:Тiрек күштерiн анықтауға арналған иiлудiң теориялық өрнектерiнің дәлдігін тәжрибеден тексеру.

Сынақ қондырғысы мен сыналатын үлгi.

Бұл жұмысты орындау үшiн №8 лабораториялық жұмыстағы қондырғы мен үлгi қолданылады. Ол үшiн аталған қондырғы қайта жабдықталады, осылай жабдықталған қондырғының кескiнi.

14-суретте көрсетiлген.

14-сурет

 

Суретте көрсетiлген арқалықтың шын мәнiндегi есептеу нұсқасы 15-суретте кескiнделген, ол үш топсалы тiректерге орнатылады. Яғни бiр рет статикалық анықталмаған есеп болып табылады. Себебi бұл жағдайда белгiсiз 4 тiрек күшi пайда болады да, ал статиканың жазық есепке тепе-теңдiк теңдеу саны үшеу-ақ екенi белгiлi. Сондықтан осындай есептер статикалық анықталмаған деп аталады, яғни белгісіз тірек кү1569435861782" data-ad-slot="9319239531">