Báo cáo thí nghiệm môn cơ kết cấu giao thông bài độ võng của dầm chịu uốn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH 🙞🕮🙜 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN CƠ KẾT CẤU GIAO THÔNG BÀI: ĐỘ VÕNG CỦA DẦM CHỊU UỐN GVHD : TRẦN VĂN TẠO LỚP : L01 NHÓM : L01_01 KHOA : KỸ THUẬT GIAO THÔNG DANH SÁCH THÀNH VIÊN STT Họ tên sinh viên MSSV Ngành học Leng Dara 2015150 Song ngành Tàu thuỷ - Hàng khơng Thành phố Hồ Chí Minh, 2022 Giới thiệu Thí nghiệm giúp sinh viên tìm hiểu việc xác định dầm chịu uốn chịu tải Dạng đơn giản thí nghiệm sử dụng dầm có tiết diện chữ nhật gối đơn giản hai đầu đặt tải hai gối đỡ, sau tiến hành đo độ võng Mục đích Mục đích thí nghiệm khảo sát lý thuyết dầm chịu uốn kiểm tra lý thuyết kết thực nghiệm sinh viên xác lập công thức uốn dầm tổng qt, tính tốn độ võng sở có số liệu mơ-đun đàn hồi vật liệu làm dầm hay độ cứng uốn ( thí nghiệm trước ) kiểm tra lại thực nghiệm Cơ sở lý thuyết Các phương trình vi phân độ võng dầm Độ võng dầm mơ hình cách sử dụng phương trình vi phân: Hình 3.1 - Dầm chịu tải tập trung Trong đó: v - độ võng theo phương y x - vị trí điểm đo tính từ gối đỡ trái M - moment uốn V - lực cắt q - tải trọng I - moment quán tính dầm E - mô đun đàn hồi ( mô đun Young ) vật liệu Ghi chú: EI thường gọi độ cứng uốn dầm Tải trọng phân bố Giả sử dầm chịu tải trọng phân bố đều, ta dễ dàng có lời giải với giả thuyết độ võng moment uốn hai đầu dầm zero Kết là: Trong đó, L chiều dài dầm Hình 3.2 - Dầm tải trọng phân bố Trong đó: v - độ võng hướng xuống mặt phẳng xy - vị trí điểm đo dầm tính từ gối đỡ trái M - moment uốn V - lực cắt q - tải trọng phân bố I - moment qn tính hình học dầm E - mô đun đàn hồi ( mô đun Young ) vật liệu Ghi chú: EI thường gọi độ cứng uốn dầm Tải trọng tập trung Chúng ta quan tâm nhiều với toán tải trọng tập trung, tải thường tập trung điểm hay nhiều điểm xác định Khi đặt tải trọng tập trung P, vị trí tải trọng xác định khoảng cách a b từ đầu dầm Cần phải có hai phương trình khác nhau: cho phần dầm cho bên trái tải cho phần dầm bên phải tải Hình 3.3 - Minh họa P, a b Từ điều kiện biên ( gối tựa đơn, ngàm,….) cho lời giải là: cho phần bên trái tải, cho phần bên phải tải Hai phương trình cuối quan trọng cho mục đích thí nghiệm Để tính moment quán tính tiết diện chữ nhật, sử dụng cơng thức sau: Trong đó, b bề rộng h chiều cao dầm Chú ý: Đơn vị moment quán tính m^4 Các giả thuyết (i) Độ võng dầm tuân theo định luật Hooke, tức dầm ứng xử đàn hồi tuyến tính (ii) Độ võng nhỏ so với chiều dài dầm Một cách khác để đặt giải thuyết độ dốc đường cong võng nhỏ đó: Hình 3.4 - Giả thuyết thứ hai  Độ võng dầm uốn bỏ qua biến dạng cắt Đây giả thuyết chấp nhận cho phần lớn ứng dụng Tuy nhiên, quan tâm đến lý thuyết chuyển vị lớn và/hoặc biến dạng cắt, sinh viên tham khảo sách Độ võng Độ võng xác định khoảng cách theo phương y từ vị trí nằm ngang dầm (“v” biểu đồ sau) Hình 3.5 - Đọ võng, v Dầm đơn giản Một dầm đơn giản, hay dầm gối tựa đơn, dầm mà hai đầu đỡ xoay tự Điều có nghĩa tự di chuyển dầm gối đỡ Vì giả thuyết hàm ý khơng có lực ( dọc canh dầm ) cản trở dầm chịu uốn Hình 3.6 - Dầm gối tựa đơn Một loại khác (không đơn giản) dầm cố định hai đầu Ta thấy với tải làm dầm đơn giản võng nhiều điểm so với dầm cố định hai đầu Hình 3.7 - Dầm với gối cố định Các điều kiện biên xây dựng cho loại dầm khác dầm đơn giản, chúng khơng xem xét thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm Giới thiệu chung Thiết bị thí nghiệm uốn dầm chế tạo chuyên dùng cho thí nghiệm uốn dầm (xác định độ cứng uốn, xác định độ võng) với bố trí gối đỡ, ngàm, vị trí đặt tải, vị trí đo tùy chọn Thiết bị Thiết bị thí nghiệm uốn dầm bao gồm khung nhơm cứng có bố trí rãnh trượt cho phép bố trí thí nghiệm uốn dầm linh hoạt: thay đổi cấu kẹp chặt/gối đỡ; thay đổi vị trí đặt tải trọng, vị trí đo chuyển vị Thiết bị bao gồm đồng hồ so điện tử (tầm đo 12.5 mm, độ xác 0.01 mm) để đo chuyển vị, đồng hồ đo độ cong dựa sở đồng hồ so điện tử (tầm đo 12.5 mm, độ xác 0.001 mm) bố trí khung thí nghiệm Hình 4.1 - Thiết bị thí nghiệm uốn dầm Dầm gá đặt lên khung nhờ vào chốt đỡ, gá kẹp đóng vai trò gối đơn giản hay ngàm Gối đơn Ngàm Đồng hồ so điện tử Đồng hồ đo độ cong (χ) Dầm thép ( mm x 30 mm) Giá treo tải (quả cân) Hình 4.2 - Bố trí chi tiết Thực thí nghiệm Bước 1: Lắp đặt gối đỡ dầm Lắp đặt gối đỡ lên khung thí nghiệm đo cẩn thận khoảng cách gối đỡ Bước 2: Kiểm tra dầm gối tựa đơn giản Dùng tay ấn dầm võng xuống để dầm quay tự hai gối trượt gối Bước 3: Lắp đặt đầu đo chuyển vị Đo cẩn thận khoảng cách đặt đồng hồ chuyển vị (đồng hồ so điện tử) vị trí thích hợp, ý để đầu tiếp xúc chúng vng góc với mặt phẳng dầm thí nghiệm Chú ý số thứ tự đầu dị chuyển vị (vị trí gọi thứ tự từ trái qua phải đồng hồ L (trái), M (giữa) R (phải) hay đơn giản đồng hồ 1, 2, 3) Bước 4: Lắp đặt giá treo tải Đo cẩn thận khoảng cách đặt giá treo tải vị trí thích hợp Bước 5: Chỉnh Zero đầu đo chuyển vị Nhấn nút “Zero” mặt đồng hồ để set giá trị đo Bước 6: Gia tải Đặt cân lên giá treo tải Chú ý: Sử dụng cân 1N, 2N Bước 7: Đọc giá trị đo Đọc giá trị đo hiển thị mặt đồng hồ Phân tích liệu (i) Nhập liệu vào bảng tính (ii) Tạo cột số tương ứng biểu thị tính tốn lý thuyết cho tham số mà bạn xác lập Ở cột, bạn nhập kết đo; cột khác tạo cơng thức để tính kết lý thuyết Chiều dài dầm L = 727 mm b = 30 mm, h = mm Vị trí tải a = 250 mm Khối lượng tải (N) = 4N Hệ sô mô đun E thép = 200000 MPa Vị trí đo x (mm) Số đo (mm) Tính tốn 367 -0.92 -0.8263 533 -0.71 -0.5670 638 -0.14 -0.2781 (iii) Vẽ kết dự đoán (lý thuyết) kết đo đồ thị so sánh đường cong mắt Tính hệ số tương quan kết dự đoán kết thực đo So sánh: Đường thể kết tính tốn có độ dốc lớn đường thể kết thực đo Đường thể kết thực đo có độ cong lớn đường thể kết tính tốn Tại vị trí đo x = 367 mm, kết thực đo nhỏ kết tính tốn ( -0.92 < -0.8263 ), nhỏ 0.0937 Tại vị trí đo x = 533 mm, kết thực đo nhỏ kết tính tốn ( -0.71 < -0.5670 ), nhỏ 0.143 Tại vị trí đo x = 638 mm, kết thực đo lớn kết tính tốn ( -0.14 > -0.2781 ), lớn 0.1381 => Có thay đổi vị trí đo x = 367 mm, 533 mm so với vị trí đo x = 638 mm Câu hỏi Câu 1: Kết đo kết dự đốn (lý thuyết) có khác hay không? -Kết đo kết dự đốn (lý thuyết) có khác biệt với Câu 2: Nguyên nhân khác biệt này? -Do sai số -Do đo thực nghiệm mắt khơng canh xác tuyệt đối giá trị, độ chia nhỏ thước đo mm -Do cân khơng xác, bị hụt bị bào mòn… Câu 3: Làm cách để giảm khác biệt này, mức độ đó? -Sử dụng thước đo có độ chia nhỏ có thể( bé mm) -Cân cân xác trước làm thí nghiệm Câu 4: Nêu tên phương pháp khác để tính độ võng dầm? -Double-intergration method (Phương pháp tích hợp kép) -Method of superposition (Phương pháp chồng chất) -Conjugate beam method (Phương pháp chùm liên hợp) -Strain energy method (Phương pháp lượng) Type equation here