BÀI GIẢNG THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU

BÀI GIẢNG THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU 06- 2008 MỤC LỤC Phần I: Những vấn đề chung Tổng Quan Dụng cụ đo Phần II Thí nghiệm Kéo mẫu thép Xác đònh Mô-đun đàn hồi trượt G Xác đònh Mô-đun đàn hồi E vật liệu góc xoay dầm chiụ uốn phẳng Xác đònh chuyển vò thẳng đứng phẳng chiụ uốn Xác đònh Mô-đun đàn hồi E mô-đun đàn hồi trượt G vật liệu trục chiụ uốn xoắn đồng thời 11 13 16 19 PHẦN I NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TỔNG QUAN Trong học, đối tượng nghiên cứu vật rắn thực, tác dụng môi trường bên (ngoại lực, nhiệt độ,…) vật thể bò biến dạng Để xác đònh tính chất học độ biến dạng vật thể, cần phải tiến hành thí nghiệm Mặt khác kết thí nghiệm dùng để kiểm chứng công thức lý thuyết xây dựng Trong chương trình thực nghiệm, nghiên cứu dạng chòu lực kéo nén tâm, uốn, xoắn, cắt mà giả thuyết lý thuyết tính liên tục, đồng nhất, đẳng hướng phạm vi khảo sát vật liệu làm việc miền giới hạn đàn hồi Tuy nhiên, loại vật liệu có tính khác nhau, đặc trưng cho loại vật liệu ấy, tính chòu lực (độ bền vật liệu) tính biến dạng (dẻo, dai ) đặc trưng vật liệu Do sử dụng đến vật liệu, kiểm tra, thiết kế hay xác đònh tải trọng cho phép tác động lên vật liệu, thực nghiệm cho biết trước số liệu tính vật liệu để từ chủ động việc nghiên cứu tính toán – thiết kế Ngoài ra, tính toán dựa giả thiết gần biến dạng vật thể dẫn đến kết tính toán gần Để đánh giá mức độ đáng tin cậy lý thuyết, người ta dựa vào kết đo lường ứng suất biến dạng (nội lực chuyển vò) vật thể trạng thái chòu lực so sánh với kết lý thuyết Nếu chênh lệch không giới hạn cho phép kết chấp nhận lý thuyết tính toán chấp nhận Trong điều kiện làm việc thực tế, công trình hay chi tiết máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng đến làm việc chúng chế độ thi công, chế độ tác dụng lực , nên người ta đo ứng suất biến dạng (nội lực chuyển vò) công trình hay máy móc điều kiện làm việc thực mô hình thu gọn Những thí nghiệm kiểm tra lý thuyết tính toán hay kiểm tra làm việc công trình gọi thí nghiệm kiểm tra hay thí nghiệm công trình Như thí nghiệm thuộc hai nhóm: nhóm tìm đặc trưng tính gồm kéo, nén, xoắn nhóm kiểm tra công thức tính chuyển vò, tính ứng suất với dạng chòu lực khác -2- DỤNG CỤ ĐO I Chuyển vò kế (đồng hồ so) Đồng hồ so dùng nhiều việc kiểm tra sai lệch hình dáng hình học chi tiết gia công độ côn, độ cong đồng thời kiểm tra vò trí tương đối chi tiết lắp ghép với xác đònh chuyển vò điểm thuộc vật thể chòu tác động bên (lực, nhiệt độ ) gây biến dạng Cấu tạo đồng hồ so: Đồng hồ so cấu tạo gồm trục di động gắn liền với cấu bánh nằm bên đồng hồ so Khi trục di động, chuyển động tònh tiến làm cho bánh quay, dẫn đến kim đồng hồ gắn bánh quay theo Các chi tiết đặt vỏ Mặt đồng hồ thường chia làm 100 vạch cách nhau, với đồng hồ so thường, giá trò vạch 0,01mm - nghóa đo trượt lên xuống đoạn 0,01mm kim lớùn quay vạch Khi kim lớn quay hết vòng (100 vạch) thang đo di chuyển đoạn 0,01mm x 100 vạch = 1mm, lúc kim nhỏ mặt đồng hồ quay khấc Vậy giá trò khấc mặt số nhỏ 1mm Khi nguyên nhân làm cho trục di động trục tự động trở vò trí ban đầu nhờ lò xo gắn liền trục với vỏ Chú ý sử dụng: - Khi sử dụng đồng hồ so, trước hết gá đồng hồ lên giá đỡ, để đo chuyển vò thẳng điểm theo phương đó, ta phải đặt đồng hồ so cho đầu trục tỳ vào điểm cần đo phương trục phải trùng với phương đo độ dòch chuyển - Đồng hồ so loại dụng cụ đo có độ xác cao, trình sử dụng cần nhẹ nhàng, tránh va đập Không nên dùng tay ấn vào đầu đo làm đo di chuyển chuyển mạnh Đồng hồ so phải gá giá đỡ, sử dụng xong phải đặt đồng hồ vào vò trí hộp Không để đồng hồ chỗ ẩm Không nên tháo nắp đồng hồ so II Panme Panme loại dụng cụ đo xác 0,01mm Có nhiều loại Panme: Đo ngoài, đo trong, đo sâu, đo ren Tất dựa nguyên tắc chuyển động vít đai ốc, biến chuyển động quay thành chuyển động tònh tiến lại đầu đo Nếu vít có bước ren S vít quay n vòng, đầu đo đoạn L= n.S mm Nguyên lý ứng dụng nhiều dụng cụ đo máy đo khác Pame để đo kích thước dài, rộng, độ dầy, đường kính chi tiết Cấu tạo panme: Thân có ghép chặt đầu đo cố đònh số ống Ống mang đầu đo động chuyển động tương ống nhờ khớp ren vít -3- Trên ống chia khấc 1mm 0,5mm, mặt côn ống chia 50 vạch, bước ren vít 0,5mm Vì vậy, ống quay vạch (quay 1/50 vòng) tònh tiến đoạn L = 0,5 x1/50 = 0,01mm, hay giá trò vạch mặt côn ống 0,01mm Dựa vào mép ống động 5, đọc số milimét nửa milimét ống cố đònh số Dựa vào vạch chuẩn ống cố đònh số 4, đọc số phần trăm milimét mặt côn ống động số Thí dụ: Đọc trò số đo panme hình vẽ 35 30 Theo mép ống ta đọc 8,5mm ống Theo vạch chuẩn ống 4, ta đọc 0,32mm mặt côn ống Như trò số đo là: 8,5 + 0,32 = 8,82mm Chú ý sử dụng: - Trước đo, phải kiểm tra xem panme có xác không, kiểm tra độ phẳng độ song song hai mặt đo đầu đo Panme xác hai mỏ tiếp xúc khít với vạch "0" mặt côn ống thẳng hàng với vạch chuẩn ống 4, vạch "0" ống trùng với mép ống (đối với loại panme - 25 mm) - Không dùng panme đo vật quay, không đo vật thô, bẩn Không vặn trực tiếp ống để đầu đo ép vào vật đo làm hỏng khớp ren vít Khi hai đầu đo vừa tiếp xúc với vật đo, cần vặn núm 6, núm ống liên kết ly hợp vấu chiều - Các mặt đo thước cần phải giữ gìn cẩn thận, tránh để rỉ sét bò bụi cát phoi kim loại mài mòn Cần tránh va chạm làm sây sát biến dạng đầu đo Trước đo phải lau mặt đo panme vật đo -4- III Thước cặp Là loại thước sử dụng phổ biến phân xưởng, nhà máy, phòng thí nghiệm Thước cặp đo trực tiếp đường kính ngoài, đường kính trong, chiều dài, chiều rộng, chiều cao, chiều sâu , phạm vi đo thước rộng Thước cặp 1/10 đo xác 0,1mm nên thường dùng để đo kích thước xác thấp Thước cặp1/20 1/50 đo xác 0,05mm 0,02mm nên thường dùng để đo kích thước tương đối xác Cấu tạo thước cặp: Thân thước mang hai mỏ đo cố đònh, thân có chia khoảng kích thước theo milimét Trên khung trượt mang hai mỏ động, du xích vít Để dể dàng đọc xác phần lẻ milimét, du tiêu thước cặp cấu tạo theo nguyên lý sau: Khoảng cách hai vạch du tiêu nhỏ khoảng cách hai vạch thước Cứ n khoảng du tiêu (2.n - 1) khoảng thước Như vậy, gọi khoảng cách hai vạch thước a, khoảng cách hai vạch du tiêu b, ta có biểu thức: a (2.n - 1) = b.n Từ biểu thức ta có: 2.a.n – b.n = a ⇒ 2.a - b = a/n Tỷ số a/n giá trò vạch du tiêu hay gọi giá trò thước Dựa nguyên lý, người ta chế tạo du tiêu thước cặp sau: Khoảng cách hai vạch thước a = 1mm Thước cặp 1/10: Du tiêu chia n = 10 nên a/n = 1/10 = 0,1mm tức giá trò thước 0,1mm Thước cặp 1/20: Du tiêu chia n = 20 nên a/n = 1/20 = 0,05mm tức giá trò thước 0,05mm Thước cặp 1/50: Du tiêu chia n = 50 nên a/n = 1/50 = 0,02mm nên giá trò thước 0,02mm Ở thước cặp 1/10 lấy 19mm chia du tiêu 10 khoảng thước cặp 1/20 lấy 39mm chia du tiêu làm 20 khoảng -5- Cách đọc trò số đo thước cặp: Khi đo, xem vạch "0" du tiêu vò trí thước chính, ta đọc phần nguyên kích thước thước Xem vạch du tiêu trùng với vạch thước chính, ta đọc phần lẻ kích thước theo vạch du tiêu (tại vò trí trùng nhau) Kích thước đo xác đònh theo biểu thức sau: L = m + k.a/n Trong đó: L: Kích thước đo m: Số vạch thước nằm phía trái vạch số " " du tiêu k: vạch du tiêu trùng với vạch thước a/n: giá trò thước Thí dụ: 30 20 30 40 40 10 5 Du tiêu m: vạch thứ 24; a = 1mm; Vậy kích thước đo là: k: vạch thứ du tiêu n = 10 L = m + k a/n = 24 + 6•1/10 = 24,6 mm Thí dụ: 30 40 60 50 70 Du tiêu m: vạch thứ 31; a = 1mm; Vậy kích thước đo là: k: vạch thứ 13 du tiêu n = 20 L = m + k a/n = 31 + 13•1/20 = 31,65mm -6- Chú ý sử dụng: - Trước đo cần kiểm tra xem thước có xác không Thước xác hai mỏ khít vào vạch " " du tiêu trùng với vạch " " thước vạch cuối du tiêu phải trùng với vạch tương ứng thước chính, nghóa thước cặp độ xác 1/10mm – vạch tương ứng 19, thước cặp độ xác 1/20mm – vạch tương ứng 39 - Khi đo, cần giữ cho mặt phẳng thước song song với kích thước cần đo, đẩy nhẹ khung trượt cho hai mỏ đo tiếp xúc với vật đo, vặn vít để khung trượt giữ cố đònh thân thước - Không dùng thước để đo vật quay, không đo mặt thô, bẩn Không ép mạnh hai mỏ đo vào vật đo, làm kích thước đo không xác thước bò biến dạng - Thước đo xong phải đặt vò trí hộp, không đặt thước chồng lên dụng cụ khác đặt dụng cụ khác lên thước -7- PHẦN II: THÍ §1 NGHIỆM THÍ NGHIỆM KÉO MẪU THÉP 1.1 Mục đích thí nghiệm Tìm liên hệ lực biến dạng vật liệu kéo mẫu, từ xác đònh đặc trưng tính vật liệu bao gồm: - Giới hạn chảy σch - Giới hạn bền σb - Độ dãn dài tương đối đứt δ% - Độ thắt tương đối ψ% 1.2 Cơ sở lý thuyết Thanh chòu kéo hay nén tâm mà mặt cắt ngang có thành phần lực dọc Nz Các giả thuyết làm sở tính toán cho chòu kéo hay nén tâm: - Giả thuyết mặt cắt ngang: Mặt cắt ngang ban đầu phẳng thẳng góc với trục sau biến dạng phẳng thẳng góc với trục - Giả thuyết thớ dọc: Trong trình biến dạng thớ dọc không ép lên nhau, không đẩy nhau, thớ dọc trước sau biến dạng song song với - Dưới tác dụng lực kéo hay nén tâm, mặt cắt ngang có thành phần ứng suất pháp σz - Quan hệ ứng suất lực: P (Kg/mm2, N/mm2) (1.1) σz = F 1.3 Mẫu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm có tiết diện mặt cắt ngang hình tròn (theo TCVN 197 - 66) Hình 1.1 d0 L Hình 1.1 1.4 Dụng cụ thí nghiệm - Thước kẹp - Dụng cụ kẻ vạch mẫu 1.5 Chuẩn bò thí nghiệm - Đo kích thước L0, d0 ban đầu - Khắc vạch mẫu (Hình 1.2) -8- R < d0 Vạch trung tâm d0 < d0 d0 L0 = 10d0 = 10 khoảng chia Hình 1.2 - Dự đoán giới hạn bền vật liệu để đònh cấp tải trọng thích hợp: Sơ bộ Sơ PB σB = Vớithép: σ Sơ = 50 ÷ 60 Kg / mm B F0 - Điều chỉnh cấp tải trọng, điều chỉnh kim đồng hồ đo lực - Điều chỉnh hai ngàm kẹp máy kéo – nén thích hợp với hai đầu kẹp mẫu - Đặt mẫu vào ngàm kẹp kẹp chặt mẫu, kiểm tra kim lực, kiểm tra phận vẽ biểu đồ 1.6 Tiến hành thí nghiệm - Thí nghiệm kéo tiến hành máy kéo – nén - Điều khiển máy cho tăng lực từ từ - Trong trình kéo mẫu, ý đọc trò số lực chảy Pch lực bền Pb đồng hồ lực - Khi mẫu đứt, xả áp lực dầu, tắt máy lấy mẫu khỏi máy 1.7 Tính toán kết Đối với vật liệu thép (dẻo) P σ ch = ch - Tính giới hạn chảy: F0 P σb = b - Tính giới hạn bền: F0 khoảng chia đầu khoảng chia lại khoảng chia đầu Hình 1.3 - Chấp liền mẫu đứt lại, tùy theo mẫu đứt nằm khoảng chia đầu hay khoảng lại (Hình 1.3) mà ta có cách đo L1 sau: Vết đứt S = Chiều dài khoảng chia Hình 1.4 Khi mẫu đứt rơi vào khoảng chia đầu (Hình 1.4): Chọn vạch gần vết đứt làm vạch mốc đo chiều dài S khoảng chia hướng vào mẫu chiều dài L1 = 2S -9- Vết đứt Vạch mốc L1 = Chiều dài 10 khoảng chia Hình 1.5 Khi mẫu đứt nằm khoảng lại (Hình 1.5): Chọn vạch gần vết đứt làm vạch mốc Lấy từ vạch mốc sang hai bên, bên khoảng chia Đo chiều dài 5x2 = 10 khoảng chia ta L1 - Tính độ dãn dài tương đối đứt: L − L0 δ% = 100 (1.2) L0 - Đo đường kính d1 tiết diện thắt nhỏ nhất, tính F1 , tính độ thắt tương đối: F − F1 ψ% = 100 (1.3) F0 1.8 Nhận xét kết thí nghiệm - Vẽ biểu đồ biểu diễn mối quan hệ lực P biến dạng Δl - Nhận xét tiết diện mặt cắt bò phá hỏng (tiết diện chỗ bò đứt) - 10 - §2 XÁC ĐỊNH MÔĐUN ĐÀN HỒI TRƯT G 2.1 Mục đích thí nghiệm Nhằm xác đònh môđuyn đàn hồi trượt G thép kiểm nghiệm đònh luật Hooke 2.2 Cơ sở lý thuyết Khi xoắn túy mặt cắt ngang hình tròn, góc xoắn tương đối hai mặt cắt ngang A B cách đoạn LAB là: ϕ AB = M z L AB G.J P G= ⇒ M z L AB ϕ AB J P (2.1) Trong đó: MZ: mômen xoắn JP: mômen quán tính độc cực mặt cắt ngang Nếu xác đònh MZ, JP, LAB đo ϕAB suy môđuyn đàn hồi trượt G 2.3 Mô hình thí nghiệm Quả cân Thanh treo cân Ổ lăn Đồng hồ so Thanh ngang Dầm Ngàm LAB Hình – 3.1 Mô hình thí nghiệm Dầm có tiết diện hình tròn, đầu ngàm chặt, đầu tựa ổ lăn Thanh móc treo dùng để treo cân tạo mômen xoắn MZ Khoảng ngàm ổ lăn có gắn hai ngang A B, đầu ngang A’ B’ Có đặt hai chuyển vò kế Khi đặt cân, Dầm chòu xoắn tuý Nhờ chuyển vò kế đo chuyển vò ΔA’ ΔB’ vò trí A’ B’, từ tính góc xoắn ϕA ϕB vò trí A B (là góc xoắn tuyệt đối mặt cắt ngang A B so với ngàm) Vì góc xoắn bé nên ta có: - 11 - ΔA' ΔB ' ; ϕB = ; a a 2.4 Dụng cụ thí nghiệm - Thước kẹp - Bộ phận treo cân cân ϕA = ϕ AB = ϕ A − ϕ B = ΔA ' − ΔB ' a (2.2) 2.5 Chuẩn bò thí nghiệm - Đo đường kính d mẫu, đo khoảng cách LAB, a b, tính JP = π.d 32 - Đặt chuyển vò kế tựa vào ngang hình vẽ - Lập bảng ghi kết thí nghiệm sau: Lần đặt tải thứ i Tải trọng Pi (Kg) Số đọc chuyển vò kế ΔA’i ΔB’i P1 ΔA’1 ΔB’1 P2 ΔA’2 ΔB’2 P3 ΔA’3 ΔB’3 … … … … n Pn ΔA’n ΔB’n 2.6 Tiến hành thí nghiệm - Xem trọng lượng móc treo tải trọng ban đầu P1, đọc trò số ΔA’1 ΔB’1 chuyển vò kế (Có thể điều chỉnh số đọc 0) - Lần lượt đặt cân có khối lượng 0.5 Kg vào móc treo, đọc trò số ΔA’i ΔB’i tương ứng chuyển vò kế ( i = ÷ n ) 2.7 Tính toán kết - Ứng với tải trọng Pi, theo 3.1 suy ra: Gi = - M Z L AB Pi b L AB 32 p i a.b.L AB 32 = = AB ' ' ϕ AB J ϕ π Δ − Δ πd d A B i P i i i (Kg/mm2) Vậy Muyn đàn hồi trượt G phép đo là: n G= ∑G i =1 i n 2.8 Nhận xét kết thí nghiệm - Nhận xét tuyến tính số đọc chuyển vò kế (kiểm nghiệm đònh luật Hooke) - So sánh kết G tìm thí nghiệm với G tính theo công thức: E (2.3) G = 2(1 + μ) với E μ có từ thí nghiệm xác đònh E, μ hay từ bảng tra Tính sai số % - 12 - §3 XÁC ĐỊNH MUYN ĐÀN HỒI E CỦA VẬT LIỆU VÀ GÓC XOAY TRONG DẦM CHỊU UỐN NGANG PHẲNG P θB B C D yA yB A yC 3.1 Mục đích thí nghiệm: - Xác đònh muyn đèn hồi E thép, thông qua kiểm nghiệm lại đònh luật Hooke 3.2 Cơ sở lý thuyết: - Xét dầm Công – xôn liên kết, chòu lực hình 3.1 LC LB LA Hình 3.1 - Dưới tác dụng tải trọng P nằm mặt phẳng quán tính trung tâm, dầm chòu uốn ngang phẳng Sử dụng phương pháp tính chuyển vò học ta có kết sau: PL3B ; yB = 3EJ x PL3B PL2B (L A − LB ) ; yA = + 3EJ x EJ x (3.1) PL3C P(LB − LC )L2C yC = + 3EJ x EJ x - Dùng chuyển vò kế để đo trực tiếp chuyển vò trên, đại lượng: LB, LC, LA, J, P xác đònh dẫn đến kết cần tìm là: PL3B ; E= y B 3J x Hoặc : E = Hoặc : E = - PL3B PL2B (L A − LB ) + ; y A 3J x y A 2J x (3.2) PL3C P(LB − LC )L2C + yC 3J x yC J x Vì đường đàn hồi dầm đoạn AB bậc nên xác đònh góc xoay mặt cắt ngang B thông qua chuyển vò: y −y θB = A B (3.3) L A − LB 3.3 Mô hình thí nghiệm: - 13 - - - Mô hình thí nghiệm thẳng có tiết diện hình chữ nhật cạnh bxh Đầu D ngàm chặt, đầu A tự Tại A C đặt chuyển vò kế để đo chuyển vò đứng dầm, B đặt móc để treo cân Sơ đồ bố trí thí nghiệm hình 3.2 LC LB LA D C B A Hình 3.2 P 3.4 Dụng cụ thí nhiệm: - Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so - Bộ phận treo cân cân 3.5 Chuẩn bò thí nghiệm: - Đo kích thước b, h mẫu - Đo khoảng cách LA, LB, LC bh - Xác đònh Momen quán tính: J = 12 - Gá chuyển vò kế, móc treo cân vào vò trí thích hợp - Lập bảng ghi kết thí nghiệm: - 14 - Lần đặt tải thứ i … n Tải trọng Pi (Kg) P1 P2 P3 … Pn Trò số chuyển vò yAi yCi yA1 yCi yA2 yC2 yA3 yC3 … … yAn yCn 3.6 Tiến hành thí nghiệm: - Xem trọng lượng móc treo cân P1, ghi nhận số đọc chuyển vò kế yA yC, (có thể điều chỉnh kim đồng hồ có móc treo - Lần lượt đặt cân có trọng lượng 0,5 Kg vào móc treo đọc trò số yAi, yCi tương ứng chuyển vò kế ghi kết vào bảng - Kiểm soát kết tuyến tính Pi số đọc Vì ΔP không đổi ΔyA, ΔyC không đổi Nếu sai lệch nhiều cần phải xem lại cách đặt chuyển vò kế hay cách bố trí thí nghiệm 3.7 Tính toán kết quả: - Ứng với lần chất tải thứ i, áp dụng (3.2) tính Ei tương ứng: Pi L 3B Pi L 2B (L A − L B ) + Ei = ; y Ai 3J x y Ai 2J x Hoặc: E i = Pi L 3C P (L − L C )L 2C + i B y Ci 3EJ x y Ci 2EJ x n - Khi tiến hành n lần đo giá trò Myun đàn hồi cần đo là: E Tbình = ∑E i i =1 n Tương tự ứng với lần chất tải thứ i ta tính góc xoay θBi tương ứng: y − y Bi θ Bi = Ai L Ai − L Bi - Vẽ đồ thò biểu diễn liên hệ chuyển vò thẳng góc xoay theo tải trọng P 3.8 Nhận xét kết thí nghiệm: - Nhận xét tuyến tính số đọc số gia tải trọng không đổi - Nhận xét sai số kết thí nghiệm với kết theo lý thuyết: Kếtquảlýthuyết− Kếtquảthựcnghiệm Sai sốcủaphépđo = 100% Kếtquảlýthuyết - Tìm nguyên nhân gây sai số (nếu có) - 15 - §4 XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ THẲNG ĐỨNG CỦA BẢN PHẲNG CHỊU UỐN 4.1 Mục đích thí nghiệm: - Xác đònh chuyển vò thẳng đứng mặt cắt phẳng chòu uốn theo công thức lý thuyết thực nghiệm 4.2 Cơ sở lý thuyết: - Xét phẳng chòu liên kết, chòu lực hình 4.1 P A D B C L/3 L D L=900mm Hình 4.1 - Dưới tác dụng tải trọng P nằm mặt phẳng quán tính trung tâm, phẳng chòu uốn ngang phẳng Sử dụng phương pháp tính chuyển vò học theo phương pháp giải tích phương pháp lượng ta tính chuyển vò thẳng đứng mặt cắt qua D: Phương trình đường đàn hồi đoạn AB sau : Ρ z3 Ρ y AB (z ) = − l z + ΕJ ΕJ 81 l 0≤z≤ Phương trình đường đàn hồi đoạn BC sau : Ρ z Ρ lz 19P l Ρ l3 − + y BC (z ) = z− ΕJ 81 ΕJ ΕJ 162 ΕJ 162 l ≤z≤l - 16 - 16 Để tính chuyển vò thẳng đứng D, thay vào phương trình ta kết tính theo lý thuyết Trên mô hình cụ thể gía trò biết là: • Mun đàn hồi E vật liệu thực nghiêm Nếu thép, ta chọn Ε = 2.10 • Chiều dài chi tiết đo L • Bề rộng chi tiết đo b • Chiều cao chi tiết đo h kN cm Ta tính Momen quán tính trung tâm J mặt cắt - Dùng chuyển vò kế để đo trực tiếp chuyển vò thẳng đứng mặt cắt cần tìm, ta so sánh kết lý thuyết thực nghiệm 4.3 Mô hình thí nghiệm: - Mô hình thí nghiệm phẳng có tiết diện hình chữ nhật cạnh bxh Đầu A C liên kết gối đở Tại D đặt chuyển vò kế để đo chuyển vò đứng dầm tương ứng cới mặt cắt qua D Tại B đặt móc để treo cân Pi - Sơ đồ bố trí thí nghiệm hình 4.2 4.4 Dụng cụ thí nhiệm: - Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so - Bộ phận treo cân cân 4.5 Chuẩn bò thí nghiệm: - Đo kích thước b, h mẫu - Đo khoảng cách mẫu bh - Xác đònh Momen quán tính: J = 12 - Gá chuyển vò kế, móc treo cân vào vò trí thích hợp - Lập bảng ghi kết thí nghiệm: - 17 - 17 Lần đặt tải thứ i … n Trò số chuyển vò YDi YGi YD1 YG1 YD2 YG2 YD3 YG3 Tải trọng Pi (Kg) P1 P2 P3 … Pn YDn YG n 4.6 Tiến hành thí nghiệm: - Xem trọng lượng móc treo cân P1, ghi nhận số đọc chuyển vò kế yD , yG, với G điểm phẳng (có thể điều chỉnh kim đồng hồ có móc treo) - Lần lượt đặt cân có trọng lượng 0,5 Kg vào móc treo đọc trò số tương ứng chuyển vò kế ghi kết vào bảng 4.7 So sánh kết quả: - Ứng với lần chất tải thứ i, áp dụng công thức lý thuyết ta so sánh với kết thực nghiệm: 4.8 Nhận xét kết thí nghiệm: - Nhận xét sai số kết thí nghiệm với kết theo lý thuyết: Kếtquảlýthuyết− Kếtquảthựcnghiệm Sai sốcủaphépđo = 100% Kếtquảlýthuyết - Tìm nguyên nhân gây sai số (nếu có) Lưu ý: Mặt cắt qua G mặt cắt mà giáo viên chọn lựa để tăng thêm độ khó thực hành - 18 - 18 §5 XÁC ĐỊNH MUN ĐÀN HỒI E VÀ MUN ĐÀN HỒI TRƯT G CỦA VẬT LIỆU TRỤC UỐN XOẮN ĐỒNG THỜI 5.1 Mục đích thí nghiệm: - Thiết lập mối liên hệ mun đàn hồi E mun đàn hồi trượt G vật liệu - Xác đònh mun đàn hồi E, G thép 5.2 Cơ sở lý thuyết: - Xét trục chòu uốn xoắn đồng thời hình vẽ - Dưới tác dụng tải trọng P nằm trục chòu uốn xoắn đồng thời Sử dụng công thức tính chuyển vò ta có kết sau: YH = yc + LH ϕ CD 5.3 Mô hình thí nghiệm: - Mô hình thí nghiệm trục tròn đường kính d Đầu D ngàm chặt, đầu B tự Tại H đặt chuyển vò kế để đo chuyển vò đứng điểm H, A đặt móc để treo cân - Sơ đồ bố trí thí nghiệm hình vẽ Mô hình thí nghiệm trục tròn dường kính d, đầu ngàm chặt, đầâøu lại gắn treo tải Trục BD chòu uốn xoắn đồng thời Dời tải trọng P B ta lực P momen xoắn M = P.LA Khi đặt tải chuyển vò kế đặt H cho ta biết chuyển vò thẳng đứng điểm H Giá trò bao gồm chuyển vò thẳng đứng C trục chòu uốn chuyển vò xoay mặt cắt qua C trục bò xoắn, tương ứng với bán kính CH Nên ta có: YH = yc + LH ϕ CD PL2C (3LB − LC ) YC = EJ x ϕ CD M ZCD LC PL A LC = = G J ρ G J ρ YH = Mà Biến đổi ta có: PL2C (3LB − LC ) PL A LC LH + EJ x G J ρ E ⇒ E = 2(1 + μ ).G 2(1 + μ ) J ρ = J x = 0.1d G= Pi L2C (3LB − LC ) + 6(1 + μ ).Pi L A LC LH Gi = 12(1 + μ )YH i J x - 19 - (5.1) LB C D LC d B H LH LA A P Hình 5.1 P.LB Mx P.LA Mz Hình 5.2 5.4 Dụng cụ thí nhiệm: - Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so - Bộ phận treo cân cân 5.5 Chuẩn bò thí nghiệm: - Đo kích thước mẫu - Đo khoảng cách LA, LB, LC ,LH - Xác đònh Momen quán tính: J x = 0,05d - Lập bảng ghi kết thí nghiệm: - 20 - Lần đặt tải thứ i … n Tải trọng Pi (Kg) P1 P2 P3 … Pn Trò số chuyển vò YHi YMi YH1 YM1 YH2 YM2 YH3 YM3 YHn YMn 5.6 Tiến hành thí nghiệm: - Bỏ qua trọng lượng móc treo cân , ghi nhận số đọc chuyển vò kế YHi, (có thể điều chỉnh kim đồng hồ có móc treo - Lần lượt đặt cân có trọng lượng 0,5 Kg vào móc treo đọc trò số YHi tương ứng chuyển vò kế ghi kết vào bảng 5.7 Tính toán kết quả: - Ứng với lần chất tải thứ i, áp dụng (6.1) tính Gi tương ứng: Gi = Pi L2C (3LB − LC ) + 6(1 + μ ).Pi L A LC LH 12(1 + μ )YH i J x n - Khi tiến hành n lần đo giá trò Myun đàn hồi cần đo là: GTbình = ∑G i =1 n i 5.8 Nhận xét kết thí nghiệm: - Nhận xét sai số kết thí nghiệm với kết theo lý thuyết: Kếtquảlýthuyết− Kếtquảthựcnghiệm Sai sốcủaphépđo = 100% Kếtquảlýthuyết - Tìm nguyên nhân gây sai số (nếu có) Lưu ý: Mặt cắt qua M mặt cắt mà giáo viên chọn lựa để tăng thêm độ khó thực hành - 21 - [...]... là: n G= ∑G i =1 i n 2.8 Nhận xét kết quả thí nghiệm - Nhận xét về sự tuyến tính của các số đọc trên các chuyển vò kế (kiểm nghiệm đònh luật Hooke) - So sánh kết quả G tìm được bằng thí nghiệm với G được tính theo công thức: E (2.3) G = 2(1 + μ) với E và μ có được từ thí nghiệm xác đònh E, μ hay từ bảng tra Tính sai số % - 12 - §3 XÁC ĐỊNH MUYN ĐÀN HỒI E CỦA VẬT LIỆU VÀ GÓC XOAY TRONG DẦM CHỊU UỐN NGANG... quả thực nghiệm: 4.8 Nhận xét kết quả thí nghiệm: - Nhận xét sai số giữa kết quả thí nghiệm với kết quả theo lý thuyết: Kếtquảlýthuyết− Kếtquảthựcnghiệm Sai sốcủaphépđo = 100% Kếtquảlýthuyết - Tìm nguyên nhân gây ra sai số (nếu có) Lưu ý: Mặt cắt qua G là mặt cắt bất kỳ mà giáo viên chọn lựa để tăng thêm độ khó của bài thực hành - 18 - 18 §5 XÁC ĐỊNH MUN ĐÀN HỒI E VÀ MUN ĐÀN HỒI TRƯT G CỦA VẬT LIỆU TRỤC... các quả cân Pi - Sơ đồ bố trí thí nghiệm như trên hình 4.2 4.4 Dụng cụ thí nhiệm: - Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so - Bộ phận treo cân và các quả cân 4.5 Chuẩn bò thí nghiệm: - Đo các kích thước b, h của mẫu - Đo các khoảng cách trên mẫu bh 3 - Xác đònh Momen quán tính: J = 12 - Gá chuyển vò kế, móc treo quả cân vào đúng vò trí thích hợp - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm: - 17 - 17 Lần đặt tải thứ... hình thí nghiệm: - 13 - - - Mô hình thí nghiệm là một thanh thẳng có tiết diện hình chữ nhật cạnh bxh Đầu D được ngàm chặt, đầu A tự do Tại A và C đặt 2 chuyển vò kế để đo chuyển vò đứng của dầm, tại B đặt móc để treo các quả cân Sơ đồ bố trí thí nghiệm như trên hình 3.2 LC LB LA D C B A Hình 3.2 P 3.4 Dụng cụ thí nhiệm: - Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so - Bộ phận treo cân và các quả cân 3.5 Chuẩn bò thí. .. 5.1 Mục đích thí nghiệm: - Thiết lập mối liên hệ giữa mun đàn hồi E và mun đàn hồi trượt G của vật liệu - Xác đònh mun đàn hồi E, G của thép 5.2 Cơ sở lý thuyết: - Xét trục chòu uốn xoắn đồng thời như hình vẽ - Dưới tác dụng của tải trọng P nằm trục sẽ chòu uốn xoắn đồng thời Sử dụng những công thức tính chuyển vò ta sẽ có kết quả sau: YH = yc + LH ϕ CD 5.3 Mô hình thí nghiệm: - Mô hình thí nghiệm là... là: • Mun đàn hồi E của vật liệu thực nghiêm Nếu là thép, ta chọn Ε = 2.10 4 • Chiều dài chi tiết đo L • Bề rộng chi tiết đo b • Chiều cao chi tiết đo h kN cm 2 Ta sẽ tính được Momen quán tính chính trung tâm J của mặt cắt - Dùng chuyển vò kế để đo trực tiếp chuyển vò thẳng đứng tại mặt cắt cần tìm, ta so sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm 4.3 Mô hình thí nghiệm: - Mô hình thí nghiệm là một bản phẳng... trọng P 3.8 Nhận xét kết quả thí nghiệm: - Nhận xét về sự tuyến tính của các số đọc khi số gia tải trọng không đổi - Nhận xét sai số giữa kết quả thí nghiệm với kết quả theo lý thuyết: Kếtquảlýthuyết− Kếtquảthựcnghiệm Sai sốcủaphépđo = 100% Kếtquảlýthuyết - Tìm nguyên nhân gây ra sai số (nếu có) - 15 - §4 XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ THẲNG ĐỨNG CỦA BẢN PHẲNG CHỊU UỐN 4.1 Mục đích thí nghiệm: - Xác đònh chuyển... Dụng cụ thí nhiệm: - Thước kẹp, thước lá, đồng hồ so - Bộ phận treo cân và các quả cân 5.5 Chuẩn bò thí nghiệm: - Đo các kích thước của mẫu - Đo các khoảng cách LA, LB, LC ,LH - Xác đònh Momen quán tính: J x = 0,05d 4 - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm: - 20 - Lần đặt tải thứ i 1 2 3 … n Tải trọng Pi (Kg) P1 P2 P3 … Pn Trò số chuyển vò YHi YMi YH1 YM1 YH2 YM2 YH3 YM3 YHn YMn 5.6 Tiến hành thí nghiệm: ... xoắn bé nên ta có: - 11 - ΔA' ΔB ' ; ϕB = ; a a 2.4 Dụng cụ thí nghiệm - Thước kẹp - Bộ phận treo cân và các quả cân ϕA = ϕ AB = ϕ A − ϕ B = ΔA ' − ΔB ' a (2.2) 2.5 Chuẩn bò thí nghiệm - Đo đường kính d của mẫu, đo các khoảng cách LAB, a và b, tính JP = π.d 4 32 - Đặt các chuyển vò kế tựa vào thanh ngang như hình vẽ - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm như sau: Lần đặt tải thứ i Tải trọng Pi (Kg) 1 Số đọc... cân 3.5 Chuẩn bò thí nghiệm: - Đo các kích thước b, h của mẫu - Đo các khoảng cách LA, LB, LC bh 3 - Xác đònh Momen quán tính: J = 12 - Gá các chuyển vò kế, móc treo quả cân vào đúng vò trí thích hợp - Lập bảng ghi kết quả thí nghiệm: - 14 - Lần đặt tải thứ i 1 2 3 … n Tải trọng Pi (Kg) P1 P2 P3 … Pn Trò số chuyển vò yAi yCi yA1 yCi yA2 yC2 yA3 yC3 … … yAn yCn 3.6 Tiến hành thí nghiệm: - Xem trọng